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安徽建筑大学毕业设计(论文)专业通信工程班级10级1班学生姓名刘新学号10205040117课题基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用---主监控程序和行使控制程序的设计指导教师夏巍2014年6月1日安徽建筑大学毕业设计（论文）I摘要本文主要是以全国大学生“飞思卡尔”杯智能小车竞赛为背景的一项课题研究。本次课题研究主要采用利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI作为核心控制单元，用CCD进行对道路信息的采集，用编码器对小车速度进行检测，使用7.2V锂电池进行供电，并用MPC5604MINI产生PWM波控制电机模块和舵机模块，从而达到控制小车的速度和转向。本文主要介绍主监控程序和行驶控制程序的编写，就是编写程序让小车各个部分协调工作，让小车行驶并能够实现转向。关键词：智能小车；MPC5604MINI；主控电路；行驶控制。安徽建筑大学毕业设计（论文）IIAbstractThisarticleisbasedonNationalCollegeFreescaleCupsmartcarcompetitionasaresearchbackground.TheresearchmainlyusesFreescale's32-bitsinglechipasthecorecontrolunitMPC5604MINI，andCarriedoutontheroadwithaCCDinformationcollection,anduseencodertodetectthespeedofthecar,usinga7.2Vlithiumbattery-poweredandusedtogeneratePWMwaveMPC5604MINImoduleandservomotorcontrolmodule,soastocontrolthecar'sspeedandsteering.Thispaperdescribesthepreparationofthemastercontrolproceduresanddrivingcontrolprogram,istowritetheprogramsothatthecoordinationofthevariouspartsofthecar,sothecardrivingandsteeringcanbeachieved.Keywords:Smartcar；MPC5604MINI；Controlcircuit；Drivingcontrol.安徽建筑大学毕业设计（论文）目录摘要...........................................................ⅠAbstract.....................................................Ⅱ1引言...........................................................11.1课题研究意义..............................................11.2智能小车国内外概况........................................11.2.1国内研究概况..........................................11.2.2国外研究概况..........................................21.3智能小车发展前景..........................................22系统设计及方案论证............................................32.1系统设计要求..............................................32.2系统设计方案..............................................32.2.1主控芯片的选定........................................32.2.2传感器模块............................................52.2.3测速传感器模块........................................52.2.4转向舵机模块..........................................62.2.5电机驱动模块..........................................62.2.6国内外概况............................................63系统硬件电路介绍...............................................83.1主控芯片电路..............................................83.2速度检测电路..............................................83.3电机驱动电路..............................................83.4舵机驱动电路..............................................93.5拨码开关电路..............................................94软件设计......................................................94.1软件流程..................................................104.1.1程序流程图...........................................104.1.2程序流程图介绍.......................................104.2CodeWarrior介绍..........................................114.2.1CodeWarrior简介.......................错误!未定义书签。4.2.2CodeWarrior功能.......................错误!未定义书签。安徽建筑大学毕业设计（论文）`4.3系统的初始化设计..........................错误!未定义书签。4.3.1时钟模块...............................错误!未定义书签。4.3.2PWM模块...............................错误!未定义书签。4.3.3速度检测模块软件设计.................................124.3.4车体控制算法..........................错误!未定义书签。4.3.5PID控制算法...........................错误!未定义书签。4.3.6行进电机的PID控制...................................164.3.7转向舵机的PD控制....................................165总结..........................................................18致谢...........................................................19参考文献.......................................................20附录:错误!未定义书签。安徽建筑大学毕业设计（论文）1基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用--—主监控程序和行使控制程序的设计电子与信息工程学院通信工程2010级1班刘新指导教师夏巍1引言1.1课题研究意义随着汽车电子和机器人智能技术的发展，智能车已经成为自动控制领域内的一个研究热点。智能汽车是一种集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，集中的运用到了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等众多学科，是典型的高新技术综合体，具有重要的军用和民用价值。智能车辆(intelligentvehicles,IV)是智能交通系统的重要构成部分,其研究的主要目的在于降低日趋严重的交通事故发生率,提高现有道路交通的效率,在某种程度上缓解能源题，同时降低人的劳动强度，让人类更好的生活。在此背景下我们开始研发智能小车模型，随后出现了飞思卡尔智能小车竞赛。我们现阶段的研究主要是为了飞思卡尔智能小车竞赛而进行的。通过飞思卡尔智能小车的竞赛不断积累经验，为以后的智能车辆奠定基础。1.2智能小车国内外概况1.2.1国内研究概况受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办全国大学生智能车竞赛。该项比赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车邀请赛于2006年在清华大学成功举办。此项赛事，在韩国已举办过多届，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的推动作用。在第一、二届的比赛中参赛选手必须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，以Freescale公司生产的16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元。第三届则要求参赛队伍除了X系列的微处理器不用以外，其他8位和16位微控制器可由参赛对自己选择（8位的单片机最多可选两块），这无疑给大家一个更位大的选择余地，此届比赛则准许使用官方推荐的MC9S12XS128双核芯片及以往的8位极16位单核微控核心。2007年，中国大学生制作的智能车的速度已经打破了韩国智能车比赛连续安徽建筑大学毕业设计（论文）`2七届的冠军速度。该项赛事现已在我国是成功举办五次，规模已经有刚开始的112支队伍增加到了600支队伍，竞争已经相当激烈。随着飞思卡尔智能汽车大赛的影响力加大，全国各类学校踊跃参加此项赛事，场面也越来越壮观，技术上也越来越成熟，各支队伍在技术上的创新也越来越多，对全国高校学子的各项能力发展起到很大的作用。1.2.2国外研究概况韩国大学生智能模型车竞赛是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会将提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，跑完整个赛程用时最短，而且技术报告评分较高的参赛队就是获胜者。制作智能车，需要参赛队伍学习和应用嵌入式软件开发工具软件Codewarrior和在线开发手段，自行设计和制作可以自动识别路径的方案、电机的驱动电路、模型车的车速传感电路、模型车转向伺服电机的驱动以及微控制器MC685912DP256控制软件的编程等等。随着赛事的逐年开展，将不仅有助于大学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域学术水平的提升也有一定帮助，最终将有助于汽车企业的自主创新，得到企业的认可。这项赛事在韩国的成功可以证明这一点。2000年智能车比赛首先由韩国汉阳大学承办开展起来，每年全韩国大约有100余支大学生队伍报名并准予参赛，至今已举办5届，得到了众多高校和大学生的欢迎，也逐渐得到了企业界的极大关注。韩国现代公司自2004年开始免费捐赠了一辆轿车作为赛事的特等奖项。德国宝马公司也提供了不菲的资助，邀请3名获奖学生到德国宝马公司研究所访问，2005年SUNMOON大学的参赛者获得了这一殊荣。近年来，飞思卡尔半导体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