摘 要

本文介绍了一种智能车控制系统和自动寻迹的优良算法，是基于交流导线周围电磁场来进行路径导航识别的。该系统基于飞思卡尔杯智能汽车电磁组的设计要求，智能车能依据通电导线产生的电磁信自动寻迹，同时采用光电编码盘、电机、舵机、电池及相关驱动电路来进行信息处理，以达到路径识别的目的。采用32位微控制器 MK60FN1MOVLQ12芯片进行总体控制，设计了赛道信号发生器、磁场采集传感器、电源综合管理模块、电机驱动控制模块；在小车导航控制算法上采用了PID模糊控制算法，促使该系统能够进行磁场信号的自动采集，然后完成相关参数的信息分析，进而控制驱动模块达到沿着正确方向前进的目的，最终实现该智能车控制系统的自动搜寻轨迹的功能。

关键词：路径识别；电磁导航；自动寻迹

Abstract

This paper introduces a kind of intelligent vehicle control system and automatic tracing algorithm, which is based on electromagnetic field for path navigation and recognition. The system design requirements of the fly think of Carle cup smart car electromagnetic group based on intelligent vehicle can produce electric wire through the electromagnetic signal according to the automatic tracing, and photoelectric encoding disc, motor, steering gear, battery and driving circuit for information processing, in order to achieve the purpose of path recognition. The MK60FN1MOVLQ12 microcontroller to control the overall design, the track signal generator, magnetic field sensor, power management integrated acquisition module, motor control module; in car navigation control algorithm based on PID fuzzy control algorithm, the system can automatically collect the magnetic signals, and then complete the analysis of related parameters, and then control drive module to move forward along the right direction to realize the automatic tracing function of the intelligent vehicle control system.

Key Words：path identification; electromagnetic navigation; automatic tracing

目录

第1章 绪论 1

1.1 设计内容和目标要求 1

1.2 智能导航小车国内外背景研究现状 1

1.3 智能导航小车的目的及意义 3

1.4本文主要研究内容和组织结构 3

第2章 整体设计需求分析和方案论证 5

2.1智能小车设计需求分析 5

2.1.1硬件电路需求分析 5

2.1.2 软件需求分析 5

2.2整体设计思路 6

2.3智能小车设计方案论证 7

2.3.1 路径磁场检测模块 7

2.3.2 起跑线检测模块 7

2.3.3 速度检测模块 7

2.3.4 路径控制模块 8

2.4电磁智能车系统硬件结构 9

2.5系统软件结构 10

2.6本章小结 11

第3章 智能小车硬件系统调试与安装 12

3.1 前轮参数调整 12

3.1.1 主销内倾角 12

3.1.2 主销后倾角 13

3.1.3 前轮外倾角 14

3.2 后轮差速机构调整 14

3.3 齿轮传动机构调整 14

3.4 舵机安装调整 15

3.5传感器的安装 15

3.6本章小结 15

第4章 智能小车硬件电路设计 16

4.1 电源模块 16

4.2 传感器模块 16

4.3 单片机模块 17

4.3.1时钟电路 17

4.3.2复位电路 18

4.4 驱动模块 18

4.5 起跑线检测模块 19

4.6 本章小结 19

第5章 智能小车控制软件设计 20

5.1 系统初始化 20

5.1.1 AD初始化 20

5.1.2 PWM初始化 20

5.1.3 串口初始化 21

5.1.4 锁相环设置 22

5.2 磁场信号的提取与处理 22

5.3本章小结 22

第6章 智能小车整体调试 23

6.1 舵机调试 23

6.2 电机调试 23

6.3 整体调试 23

6.4 本章小结 23

第7章 总结和展望 24

7.1电磁智能小车设计总结 24

7.2 电磁智能小车设计未来展望 24

7.3 本章小结 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 设计内容和目标要求

实现电磁智能车设计与自动寻迹算法实现，具体要求如下：

1．了解智能小车的发展历程、现状和工作原理，以及了解该课题可能的设计方法和手段。

2．设计智能车的硬件平台；完成舵机控制与驱动，电机控制与驱动。

3．完成电磁信号采集，完成编码盘数据采集；

4．研究自动寻迹算法；熟悉C语言开发环境；完成智能车的软件开发。

1.2 智能导航小车国内外背景研究现状

智能小车作为未来社会发展的重要方向，是现代社会的新发明，可以根据不同环境下的采集数据进行控制，通过对数据进行后期处理来管理它，比较适合那些非常恶劣的特殊环境，人类无法克服这种特殊环境，并在这种环境下工作，那么就需要智能车来帮助人类在这种特殊环境下进行工作和任务的完成。该技术可以应用于各种领域，可以渗透到工厂的各个方面和生产的每一层次。智能小车在人类发展历史中已经在信息领域成为不可替代的一部分，没有东西可以替代。这种科技在人类的日常生活和生产工作中，已经融入到每一个角落里，和每一个人密不可分。

以发达国家美国的智能车研究历程为例，早在1983年，美国国防高级研究项目署就成立了战术技术办公室负责自动陆地车辆的研究开发工作^[1]。未来战斗系统在90年代中后期被美国陆军提出来，包含的很多核心武器装备都能够达到智能技术来进行控制。在改计划的促进下，美国明确提出了研发智能车的战略，而且较早的确定了智能车的研究方向和发展路线，与各大作战单位以及各大高校进行共同研究，成立技术研究中心，并且组成联合体，不断提高研发金额投入以及人力资源的加入，从事智能车的系统研究。现阶段美国的智能车技术主要应用于军事领域，已经能够应用于侦查、巡逻、监视、扫雷、战斗突击、物资运输、紧急抢救与各种抢险救灾任务中^[2]。