基于KL25的直立智能车设计

智能直立车设计与控制发布时间：2021-04-20T04:04:39.891Z 来源：《学习与科普》2021年1期作者：刘辉赵浩张璇钱超卢承领杨旭[导读] 本项目以电磁研究为背景，设计了直立车模电磁循迹系统。

系统设计采用了自顶向下的整体设计思想，以Freescale微控制芯片MCF5225X为核心，并以CodeWarriorIDE为系统的开发平台。

皖西学院电气与光电工程学院安徽省六安市 237012摘要：本项目以电磁研究为背景，设计了直立车模电磁循迹系统。

系统设计采用了自顶向下的整体设计思想，以Freescale微控制芯片MCF5225X为核心，并以CodeWarriorIDE为系统的开发平台。

硬件部分采用自主设计的主板电路、传感器电路以及驱动电路。

传感器电路采用LM358运放实现微弱信号放大，采用速度传感器MMA7260和加速度传感器陀螺仪（ENC-03）实现对车模状态的检测，驱动电路采用集成驱动芯片BTS7960B来实现对电机的有效驱动。

关键词：智能小车；电磁；循迹；主板电路；传感器1.前言智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。

它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。

智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路（轨迹）行进。

2.系统结构电磁设计项目组比赛要求车模在直立的状态下以两个轮子着地沿着场地进行比赛，这势必增加了控制难度，算法也相对复杂，我们将控制分为三个基本方面：直立控制，速度控制和方向控制，分别进行算法控制，最终将三方面融合实现目标控制。

为实现上述要求，设计电磁车体系结构如图1。

根据功能不同，电磁车体系结构大致包括传感器、控制、执行机构、人机接口和电源五大部分。

2024年飞思卡尔直立车经验总结范本标题：2024年飞思卡尔直立车经验总结一、背景介绍2024年，飞思卡尔推出了全新的直立车型，为用户提供了更加方便快捷的出行方式。

在过去一年中，我作为一位直立车用户，深入体验了该车型的特点和性能，并在实际使用中积累了一些宝贵的经验。

在此，我将对2024年飞思卡尔直立车的使用体验进行总结和分享。

二、操作便捷性2024年飞思卡尔直立车在操作上非常简单便捷，只需借助生物感测技术和智能控制系统，倾斜身体即可控制车辆前进、后退、转弯等基本操作。

整个学习过程只需要一点点时间和耐心，我很快就能熟练地驾驶该车型，并在城市中自由穿梭。

三、平稳性和稳定性飞思卡尔直立车的底盘设计以及智能平衡系统保证了其在行驶过程中的平稳性和稳定性。

无论是面对起伏不平的道路、转弯时的侧倾还是突然的加速和减速，车辆都能够稳定地保持平衡，给用户带来安全感和舒适体验。

四、便携性和储存空间飞思卡尔直立车的设计非常轻便，便于携带。

其折叠式设计使得在不使用时可以方便地收纳在车上或者携带袋内，极大地方便了用户的出行。

此外，车辆后方还设计了一个储物空间，可以放置一些日常所需物品，提高了出行的便利性。

五、智能功能和安全性飞思卡尔直立车配备了丰富的智能功能，如防盗系统、智能导航、远程遥控等。

其中，智能导航系统能够为用户提供详细的路径规划和实时交通情况，帮助用户选择最佳路线。

而防盗系统能够有效地保护车辆的安全，减少偷盗风险。

六、电池续航能力和充电便利性飞思卡尔直立车的电池续航能力非常出色，一次充电能够满足日常通勤和出行的需求。

而且，充电也非常便利。

车辆配备了快速充电技术，只需几十分钟就能完成充电，用户无需长时间等待，大大提高了使用效率。

七、交通环保性作为一款电动交通工具，飞思卡尔直立车具有绿色环保的特点。

相比传统燃油车辆，它不产生废气污染和噪音，为改善空气质量和城市交通环境做出了贡献。

八、用户体验和建议总体而言，2024年飞思卡尔直立车给我带来了出乎意料的便捷和愉悦的用户体验。

基于KL25的直立智能车设计翁祥俊【摘要】文章采用了蓝宙电子KL25Z单片机作为控制芯片，实现小车直立、循迹、避障等多任务行驶。

利用陀螺仪和加速度计传感器测量角速度与重力加速度，通过卡尔曼滤波对其输出的信号进行融合，得到准确的倾角信息，从而稳定的控制小车的直立。

采用线性CCD传感器获取赛道信息，实现小车循迹。

利用编码器采集直立小车行驶速度信号，实现速度闭环控制。

通过一定的控制策略，小车能够顺利完成任务。

%This system utilizes a LanZhou KL25Z microcontroller as control core, implementing the car upright, tracking and obstacle avoidance of multitasking. Using gyroscope and accelerometer sensors measuring angular velocity and acceleration of gravity, through the kalman iflter tothe output signal of fusion, get accurate Angle information. That achieves the purpose of stable control of the car upright. The car is realized by using linear CCD sensors track information, tracking.Collection using encoder upright car speed signal to realize speed closed-loopcontrol.Through certain control strategy, the car would be able to complete the task.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2015(000)017【总页数】2页(P118-119)【关键词】KL25Z;传感器;PID控制算法;卡尔曼滤波【作者】翁祥俊【作者单位】浙江海洋学院，浙江舟山 316022【正文语种】中文随着现代电子技术的发展，智能化越来越成为我们生活中的焦点，智能直立小车也悄无声息的进入了人们的视野。

电磁直立寻迹智能车的系统设计与软件开发于玉亭;王恩亮【摘要】The automatic tracking of two-wheeled self-balancing electromagnetic smart car is a nonlin-ear,strong coupled,underactuated and unstable inverted pendulum system.According to the characteristics of the smart car,the hardware of the system is designed by combining the mechanical structure of the two wheeled self balancing intelligent vehicle,the main control board and the drive board,and the signal detected by the atti-tude sensor is processed by complementary filtering and Kalman filtering to control the upright balance of the in-telligent vehicle.Finally,the path information obtained by the path detection sensoris fused with the upright balance control signal through normalization processing,and the intelligent vehicle direction control is realized on the basis of upright balance.Experiments show that the smart car runs smoothly,steers flexibly and fast.%自动循迹的两轮自平衡电磁智能车是一个非线性、强耦合、欠驱动的自不稳定一级倒立摆系统.针对该智能车特点,采用两轮自平衡智能车机械架构、主控板、驱动板等模块相结合设计了系统硬件;并利用互补滤波和卡尔曼滤波方式对姿态检测传感器检测到的信号进行处理、以控制智能车直立平衡;最后通过归一化处理将路径检测传感器获得的路径信息与直立平衡控制信号进行融合,在直立平衡基础上实现智能车方向的控制.实验表明,该智能车运行平稳、转向灵活、速度较快.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】5页(P45-49)【关键词】智能车;信号处理;平衡控制【作者】于玉亭;王恩亮【作者单位】安徽新华学院电子通信工程学院,安徽合肥230008;安徽新华学院电子通信工程学院,安徽合肥230008【正文语种】中文【中图分类】TP242.60 引言在人工智能与传统汽车电子技术的交织下，促使了无人驾驶汽车的产生。

智能车竞赛车辆直立控制算法As the development of smart car technology continues to advance, the need for innovative control algorithms for vehicle systems, such as upright control algorithms, has become increasingly important. 智能汽车技术的发展不断推进，对车辆系统的创新控制算法，如直立控制算法的需求变得日益重要。

The upright control algorithm is an essential component of autonomous and semi-autonomous vehicles, as it is responsible for maintaining the vehicle's stability and balance while in motion. 直立控制算法是自动驾驶和半自动驾驶车辆的重要组成部分，它负责在车辆运动过程中保持车辆的稳定性和平衡。

One of the main challenges in developing upright control algorithms for smart cars is the ability to accurately and efficiently capture and process real-time data from various sensors and sources. 开发智能汽车的直立控制算法面临的主要挑战之一是准确高效地捕获和处理来自各种传感器和来源的实时数据。

This requires advanced signal processing and data fusion techniques to ensure the vehicle's control system can respond effectively to changing road and environmental conditions. 这需要先进的信号处理和数据融合技术，以确保车辆的控制系统能够有效地应对不断变化的道路和环境条件。

本科毕业设计（论文）题目：直立式光电智能车的设计与实现2015年 6月14日直立式光电智能车的设计与实现摘要本文以飞思卡尔杯智能车竞赛为背景，完成了直立式光电智能车的机械和硬件结构设计，并研究了不同赛道的图像处理算法。

智能车以MKL26Z256VLL4单片机为控制核心，采用TSL1401线性CCD采集图像，并对二值化图像进行了低通滤波，通过边沿检测算法识别赛道的黑白边沿，求出中心偏差后作为转角的控制量。

为方便调试，在智能车上还设计了OLED液晶显示和蓝牙通讯模块，通过无线通信实现上位机实时图像显示、参数曲线显示和在线调整功能。

实验证明小车可以准确识别赛道，并能保持平稳快速运行。

关键词：图像处理；线性CCD；边沿检测；控制周期The design and implementation of upright photoelectricsmart carAbstractAccording to the requirement of photoelectricity group of Freescale smart car competition, the mechanical structure and hardware of the smart car was completed to improve stability and the image processing algorithms was designed. Based on the microprocessor MKL26Z256VLL4 and TSL1401 Linear CCD, the smart car could successfully identify the black line by edge detection algorithms after low-pass filtering of image. Then the track center line could be obtained and direction control value could be calculated. The smart car was also equipped with OLED and Bluetooth communication module used to transfer images and state data to computers. The parameters of running car could also be changed with software we designed. It made the debugging process more effective. Tests showed that the smart car could identify different tracks and run quickly and stably.Keywords：Image processing; Linear CCD; edge detection;Control period目录第1章引言 (1)1.1 智能车大赛概况 (1)1.2 光电组智能车 (1)1.2.1 光电组智能车的路径检测原理 (1)1.2.2 光电平衡组智能车的优缺点 (1)1.3 系统整体构想 (2)第2章系统硬件电路设计 (3)2.1 硬件电路整体架构设计 (3)2.2 系统主板电路设计[] (3)2.3 系统电源电路设计 (4)2.4 电机驱动电路设计 (4)2.5 线性CCD原理介绍 (5)2.6 蜂鸣器电路设计 (6)2.7 电源地的划分 (6)2.8 硬件电路部分总结 (7)第3章车模机械布局架构与结构调整 (8)3.1 机械部分总体概述 (8)3.2 线性CCD布局与安装 (8)3.3 电池、电路板等部分的固定 (9)3.4 3D模型设计 (10)3.5 角度传感器安装 (11)第4章软件系统设计 (12)4.1 开发工具 (12)4.2 软件控制的总体思路 (12)4.3 主程序设计 (13)4.3.1 主程序结构 (15)4.4 上位机设计 (16)4.4.1串口调试工具 (16)4.4.2 上位机 (16)4.5 角度控制 (17)4.5.1 互补滤波 (17)4.5.2 角度闭环控制 (19)4.6 速度控制 (19)4.7 方向控制 (20)4.7.1图像二值化 (20)4.7.2 图像滤波 (21)4.7.3 赛道元素识别 (22)4.7.4 电机差动控制 (26)4.8 软件部分总结 (27)第5章智能车调试实验 (28)5.1 硬件部分调试 (28)5.1.1 电源模块调试 (28)5.1.2 电机驱动模块调试 (28)5.2 软件部分调试 (28)5.2.1 静态参数调试 (28)5.2.2 动态参数调试 (29)5.3 小结 (30)第6章总结与展望 (31)6.1 总结 (31)6.2 展望 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章引言1.1 智能车大赛概况全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国，目前在国内已经发展到第十届。

2024年飞思卡尔直立车经验总结飞思卡尔直立车是一种创新的交通工具，它能够以直立的方式行驶，具有灵活性和高度适应性。

作为一个交通工具，它在2024年的出行方式中扮演了重要的角色。

在过去一年中，我有幸亲身体验了飞思卡尔直立车的使用，并深深感受到了它给我带来的便利和乐趣。

在此，我想分享一下我对飞思卡尔直立车的经验和总结。

首先，飞思卡尔直立车的操控非常简单。

它采用了先进的电子控制系统，只需通过轻松的手势操作就可以控制车辆的转向、前进和停止。

无论是驾驶经验丰富的司机还是初学者，都可以轻松上手，享受到驾驶的乐趣。

此外，车辆的座椅和方向盘都可以调节，可以根据个人喜好进行调节，提供更加个性化的驾驶体验。

其次，飞思卡尔直立车的性能表现出色。

它搭载了高性能的电动马达和先进的电池技术，能够提供强劲的动力输出和长久的续航能力。

在城市道路上行驶时，车辆可以轻松应对各种路况，灵活穿梭于车流之间。

而且，车辆还具有智能导航和避障系统，能够自动避免障碍物和实时规划最优路线，确保行驶的安全和畅通。

另外，飞思卡尔直立车的外观设计时尚动感，给人一种时尚前卫的感觉。

车身采用了流线型设计，减小了空气阻力，提高了行驶的稳定性和安全性。

车辆还配置了LED大灯和尾灯，提供了良好的照明效果，增强了夜间行驶的安全性。

整体来说，飞思卡尔直立车的外观设计非常吸引人，充满了青春活力和科技感。

此外，飞思卡尔直立车还具有丰富的智能科技功能。

它配备了触摸屏显示器和语音控制系统，可以实时显示车辆信息和提供导航功能。

另外，车辆还支持蓝牙连接和移动互联网功能，可以根据个人需求下载APP，实现更加个性化的驾驶体验。

这些智能科技功能为驾驶者提供了更多的便利，提升了驾驶乐趣和舒适度。

最后，我想谈一下对于飞思卡尔直立车未来的期望。

随着科技的不断进步和消费者对出行方式的需求不断增长，我相信在未来飞思卡尔直立车会有更多的创新和发展，为我们的出行方式带来更多的便利和乐趣。

我期待未来飞思卡尔直立车的续航能力和性能进一步提升，以应对更长时间的行驶和更复杂的道路条件。

两轮直立车控制系统设计
摘要本文介绍了两轮直立车控制系统的程序设计和硬件结构。

通过对不同方案设计的实验，确定了目前的机械结构及控制参数，保障了高速行驶时的稳定性。

根据CCD采集到的模拟赛道信息进行图像处理，获得车身位置，并通过控制两轮差速完成方向控制。

描述了两轮直立车车控制系统的设计思想和实现方法，对系统中速度控制、直立控制和方向控制进行了分析，介绍了程序以及中断的设计。

【关键词】智能车角度融合PID控制CCD
随着技术的不断进步，两轮直立车凭借着结构简单，行驶方便，节能环保等优势，得到了巨大的发展。

本文设计并搭建了一台能够实现两轮直立行驶的智能车，其中飞思卡尔公司生产的MK40DN512ZVLQ10 单片机为控制核心，重力加速度陀螺仪传感器
MPU6050作为车身姿态控制测量元件，通过加速度和角速度的融合获取车身姿态，进而进行直立控制。

捕获车身角度和速度计算两轮电机所需PWM的占空比，以实现速度控制。

线性ccd 采集模拟赛道信息，通过二值化等一系列处理来计算车身所处位置，从而
完成两轮直立车的道路行驶。

一种直立智能循迹小车的设计师树恒;曹阳;师素娟【摘要】根据“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的要求,设计了一种以MC9S12XS128为主控制器的直立智能循迹小车系统.系统分别采用倾角陀螺仪和加速度计测量小车的角速度与重力加速度,通过卡尔曼滤波对其输出信号进行数据融合,实现对车体倾角的准确测量;采用水平陀螺仪和电感线圈获取赛道信号,采用光电编码器实时监测车速.主控制器采用PID控制算法不断校正控制参量,从而控制电机运动,实现小车直立、速度和方向控制.试验结果表明,小车能够以2.5 m/s的速度智能循迹,具有广泛的应用前景.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2014(035)002【总页数】4页(P66-68,72)【关键词】直立小车;智能循迹;MC9S12XS128;卡尔曼滤波;数据融合【作者】师树恒;曹阳;师素娟【作者单位】华北水利水电学院机械学院,河南郑州450011;华北水利水电学院机械学院,河南郑州450011;华北水利水电学院机械学院,河南郑州450011【正文语种】中文【中图分类】TP274+.20 引言根据第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛要求，电磁组比赛所用车模仿照两轮自平衡车模设计，采用双后轮驱动，车模在直立的状态下沿着赛道行走。

直立行走智能车是一个高阶次、强耦合、多变量的非线性系统，它是直线一级倒立摆和环形一级倒立摆的综合体。

通过分解系统，简化系统，将系统分为直立、行走、转向三方面控制，三者相互叠加、相互影响，最终控制动力均来自电机驱动力。

1 系统整体结构设计智能小车在直立的状态下以两个后轮着地沿着赛道行进，相比四轮着地状态，车模控制任务更为复杂。

系统硬件部分以MC9S12XS128[1-4]为主控制器，软件采用卡尔曼滤波和PID控制算法[5-6]进行数据处理，以实现最佳控制效果。

1.1 系统硬件结构直立智能小车硬件采用模块化设计，主要由全桥电机驱动模块、倾角测量模块、光电编码器、赛道信息检测模块、无线通信模块等构成。