第七届全国大学生飞思卡尔杯智能汽车电磁组直立行车参考设计方案

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告学校：河南理工大学队伍名称：志成队参赛队员：杨宗保黄号凯毛学宇指导教师：张新良摘要本文介绍了基于MC9S12XS128控制器的直立小车的设计方案。

目的是仿照两轮自平衡电动车的行进模式，让车模以两个后轮驱动进行直立行走。

I目录第一章绪论 (7)第二章原理分析 (10)2.1直立行走任务分解 (10)2.2车模平衡控制 (10)2.2车模角度和角速度测量 (15)2.3 车模速度控制 (22)2.4 车模方向控制 (27)2.5车模直立行走控制算法总图 (29)第三章电路设计 (31)3.1 整体电路框图 (31)3.2 XS128介绍与单片机最小系统 (32)3.3 倾角传感器电路 (37)3.4 电机驱动电路 (39)3.5 速度传感器电路 (40)3.6 电磁线检测电路 (41)3.7 电源模块 (43)第四章、机械设计 (43)4.1 车模简化改装 (43)4.2 传感器安装 (46)第五章程序设计 (49)5.1 相关模块初始化 (49)II5.2 软件功能与框架 (54)5.3 主要算法及其实现 (56)5.3.1 算法框图与控制函数关系 (56)5.4 参数整定 (62)5.4.1角度参数整定 (62)5.4.2速度参数整定 (63)5.4.3补偿时间常数整定 (63)III图表索引图1- 1 电磁组规定的C车车模 (7)图1- 2 电磁组车模运行状态 (7)图1- 3 车模控制任务 (8)图1- 4 车模制作调试流程图 (9)图 2- 1保持木棒直立的反馈控制 (11)图 2- 2通过车轮运动保持车模平衡 (11)图 2- 3车模简化成倒立的单摆 (12)图 2- 4普通单摆受力分析 (12)图 2- 5在车轮上的参照系中车模受力分析 (13)图 2- 6 电机在不同电压下的速度变化线 (15)图 2- 7 加速度传感器原理 (16)图 2- 8 MMA7260三轴加速度传感器 (16)图 2- 9 车模运动引起加速度信号波动 (17)图 2- 10 车模运动引起加速度 Z轴信号变化 (18)图 2- 11 角速度传感器及参考放大电路 (19)图 2- 12 角速度积分得到角度 (19)图 2- 13 角速度积分漂移现象 (20)图 2- 14 通过重力加速度来矫正陀螺仪的角度漂移 (20)图 2- 15 角度控制框图 (21)图 2- 16电机速度检测 (22)图 2- 17车模倾角给定 (23)图 2- 18 车模倾角控制分析 (24)图 2- 19车模运动速度控制简化模型 (25)IV图 2- 20 车模角度和速度控制框图 (26)图 2- 21改进后的速度和角度控制方案 (27)图 2- 22检测道路中心电磁线方式 (28)图 2- 23车模方向控制算法 (29)图 2- 24 车模运动控制总框图 (30)图 3- 1直立车模控制电路整体框图 (32)表格1 XS128端口说明 (32)图 3- 2 XS128LQFP封装引脚图 (34)图 3- 3最小系统板（112针脚） (35)图 3- 4系统板与下载器BDM的连接图 (36)图 3- 5 V3.0系统板112原理图 (37)图 3- 6 陀螺仪加速度计模块 (38)图 3- 7 陀螺仪加速度计二合一模块实物图 (38)图 3- 8 电机驱动模块实物图 (39)图 3- 9 电机驱动原理图 (40)图 3- 10速度传感器电路 (41)图 3- 11 LM386引脚图 (42)图 3- 12 LM386典型应用电路 (42)图 3- 13 传感器电路图 (43)图 3- 14 电源模块原理图 (43)图 4- 1 完整的 C型车模底盘 (44)图 4- 2 简化后的 C型车模底盘 (44)图 4- 3 使用热熔胶固定电机支架与车模底盘 (45)图 4- 4 去掉后轮之后的车模底盘 (46)V图 4- 5使用复合胶水固定光电编码盘 (47)图 4- 6固定好的光电码盘和光电检测管 (47)图 4- 7电磁传感器支架 (48)图 4- 8 陀螺仪加速度计安装示意图 (49)图 5- 1 主程序框架 (55)图 5- 2中断服务程序 (55)图 5- 3 算法框图中与控制相关的软件函数 (56)图 5- 4 控制函数调用与参数传递关系 (57)VI7第一章 绪论本次全国大学生智能汽车竞赛电磁组要求采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器，采用C 型车模。

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：中山大学队伍名称：电磁2队参赛队员：李小锟黄志杰誉洪生带队教师：成慧钱宁关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名：带队教师签名：日期：摘要本论文中设计的智能车系统采用飞思卡尔公司的kinetisK60作为控制核心，以IRF3205和IRF4905为电机驱动模块，通过编码器获得电机速度信息。

使用由电感及放大电路组成的传感器获取赛道信息；在智能车控制方面，基于位置式及增量式的PID控制算法在高速行驶赛车的路径优化和速度控制上有着不错的效果。

为了提高车的速度和稳定性，我们使用VC、无线通讯模块、等多种调试工具。

结果表明，本系统可靠有效。

关键词：kinetisK60，IRT3205, IRF4905，PIDAbstractWe design the smart car system based on the control of kinetisK60 in this paper. We choose IRF3205 and IRF4905 to be the motor drive, and encoder to feedback the speed of the motor. We use electrical inductance to get the information of the track. During the control of the smart car, the positional PID and Increasing PID perform good on path optimization and speed control in high speeding pattern. In order to improve the speed and the stability of the smart car, we use kinds of methods, such as VC, wireless module . It turned out that the system is reliable and effective.Keyword：kinetisK60，IRT3205, IRF4905，PID目录摘要 (Ⅱ)Abstract (Ⅲ)第一章引言................................................................. 错误!未定义书签。

机电学院第七届飞思卡尔智能车大赛策划书活动背景：在当前受金融危机的情况下，我国大学生的就业问题面临着前所未有的挑战，为我院学生能在就业上占据优势，为我院学生创造更好的就业前景，切实提高我院大学生的专业技能，顺应国家改变经济发展方式的潮流，体现节能减排的思想，更是为了全面贯彻落实“科教兴国战略”和深入实践科学发展观以及落实“十二五”规划的重要举措，从而促进我国经济又好又快发展，而举办此次活动。

活动目的：为挖掘我院学生的创新潜力，增强我院学生的合作意识，提高学生的团结协作能力，促进学生的学与用相结合，培养我们学生的动手实践能力，加强课内教学与社会产业的有效联系，加快我院校园文化建设的进程，创造良好的学习氛围，把学生的综合素质提高到更高的水平，为学生提供一个展示自己才能、展示自我的重要平台。

同时全面提升我院学生的设计及制造能力，更重要的是要通过这样的活动提升我院学生就业创业能力，进一步拓宽就业创业渠道，努力打好基础，从而为实现我国“十二五”规划的各项指标奠定基础和作出应有的贡献。

主办单位：机电学院学生工作室承办单位：机电学院团总支学生会协办单位: 机电学院学生会网络信息部活动对象：机电学院全体全日制普通本科学生活动时间：2011年5月8日～2011年7月2日活动地点：西校区室内篮球场组队规则：以团队的形式报名参赛（每队人数为3—8人）活动形式：参赛作品必须为完整的、能在规定程序的轨道上行走的智能车，由学生团队完成，要求对作品的设计思路、创新之处、这样设计的理由及其市场前景进行书面阐述。

（2500以上，可附图、表、数据等）活动内容：参加的团队可以根据自己的见解，从汽车的外形、发动机、节能、环保、智能化等方面进行自主创新设计，设计的作品最好能做到节能、环保兼顾。

活动步骤：一、赛前筹备：1、5月8日召开各班团支书会议，传达比赛的内容，要求团支书传达会议内容及相关注意事项，并积极动员班内同学踊跃参与，要求大二、大三每个班至少有两支队伍参赛；（大一的可以自由参加。

飞思卡尔智能车竞赛设计⽅案“神马”队设计⽅案摘要本⽂以“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛为主题，介绍了智能赛车从机械结构设计到控制系统的软硬件设计流程。

本次⽐赛使⽤竞赛秘书处统⼀指定的竞赛车模及套件，采⽤飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核⼼控制单元，配合不同类型的传感器、驱动电机、转向舵机、直流电池、以及相应的驱动电路，使赛车能够⾃主识别路径，并控制模型车⾼速稳定地在跑道上运⾏，在规定时间内完成跑完赛道的任务。

第⼀章背景1.1“飞思卡尔”杯背景介绍“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单⽚机为核⼼的⼤学⽣课外科技竞赛。

使⽤⼤赛组委会统⼀提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池，采⽤飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12DB128B作为核⼼控制单元，⾃主构思控制⽅案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执⾏、电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车⼯程制作及调试，于指定⽇期与地点参加场地⽐赛。

⽐赛成绩主要由赛车在现场成功⾏驶完赛道的时间为主。

全国⼤学⽣智能汽车竞赛所使⽤的车模是⼀款带有差速器的后轮驱动模型赛车，它由⼤赛组委会统⼀提供。

参赛队伍通过设计单⽚机的⾃动控制器控制模型车在封闭的跑道上⾃主循线运⾏。

在保证模型车运⾏稳定，即不冲出跑道的前提下，跑完两圈的时间越⼩成绩越好。

设计⾃动控制器是制作智能车的核⼼环节。

⾃动控制器是以单⽚机为核⼼，配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路，它能够⾃主识别路径，控制模型车⾼速稳定运⾏在跑道上。

⽐赛跑道表⾯为⽩⾊，中⼼有连续⿊线作为引导线，⿊线宽 25cm。

⽐赛规则限定可赛道宽度和拐弯最⼩半径等参数，赛道具体形状在⽐赛当天现场公布。

控制器⾃主识别引导线并控制模型车沿着赛道运⾏。

在严格遵守规则中对于电路限制条件，保证智能车可靠运⾏前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提⾼智能车的灵活性，同时坚持充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为⾸要前提，实现智能车快速运⾏。

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：德州学院队伍名称：极速终结者参赛队员：卢瑞剑高祥朱振阳带队教师：姚俊红关于技术报告和研究论文授权的使用说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关于保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名：卢瑞剑带队教师签名：姚俊红日期：2012.8.14摘要本文为第七届飞思卡尔智能车电磁组直立车模的设计说明。

本智能车采用大赛组委会统一提供的C型车模，以Freescale 16位单片机MC9S12XS128 作为系统控制处理器，以CodeWarrior IDE 5.0为开发平台。

整个智能车系统的设计与实现包括车模的机械结构调整、传感器电路的设计及位置安装、控制算法和策略优化、系统调试等多个方面。

通过对比不同方案的优缺点，并结仿真平台进行了大量底层和上层测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

系统硬件上包括核心控制模块，电源模块，传感器模块，电机驱动模块，软件设计方案为在深入分析研究大赛组委会给出的直立参考方案后，在一定程度上大胆创新，形成自己独特的方案，从而提高了车模的行驶速度和稳定性。

在智能车调试过程中，使用上位机利用无线通信技术对智能车的状态进行实时监视，有效提高了调试的效率。

实验结果表明，我们的智能车系统设计方案稳定可行，机械结构与控制算法经过长时间的调试均达到优化的状态，本文将详细叙述本智能车控制系统的各个模块的设计原理，设计目标，设计方法与过程，以及其所发挥的作用。

关键字：MC9S12XS128，上位机，无线通信目录摘要 (III)第一章引言 (1)1.1 研究背景................................... 错误！未定义书签。

第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛电磁组直立行车参考设计方案（版本2.0）目 录目录 (2)图表索引 (3)一、前言 (7)二、原理篇 (9)2.1直立行走任务分解 (9)2.2车模直立控制 (11)2.3 车模角度和角速度测量 (19)2.3车模速度控制 (26)2.4车模方向控制 (33)2.6车模直立行走控制算法总图 (36)三、电路设计篇 (37)3.1整体电路框图 (37)3.2 DSC介绍与单片机最小系统 (39)3.3倾角传感器电路 (42)3.4电机驱动电路 (44)3.5速度传感器电路 (45)3.6电磁线检测电路 (46)3.7 角度计算电路 (50)3.8 车模控制电路全图 (55)四、机械设计篇 (57)4.1车模简化改装 (57)4.2传感器安装 (59)4.3注意事项 (63)五、软件开发篇 (64)5.1软件功能与框架 (65)5.2 DSC的硬件资源配置 (68)5.3主要算法及其实现 (69)六、车模调试篇 (82)6.1 调试参数 (82)6.2调试条件 (85)6.3 桌面静态参数调试 (91)6.4 现场动态参数调试 (101)6.5 方案改进与车模整体水平提高 (101)七、结束语 (102)附录： (103)图表索引第一章图1- 1 电磁组车模直立运行模式 (7)图1- 2参考设计方案内容 (8)图1- 3 车模制作路线图 (9)第二章图2- 1 车模控制任务分解 (10)图2- 2 车模倾角会引起车速速度变化 (10)图2- 3 三层控制之间相互配合 (11)图2- 4 保持木棒直立的反馈控制 (12)图2- 5 通过车轮运动保持车模直立 (12)图2- 6 车模简化成倒立的单摆 (13)图2- 7 普通单摆受力分析 (13)图2- 8 不同阻尼力下的单摆运动 (14)图2- 9 在车轮上的参照系中车模受力分析 (14)图2- 10 车模控制两个系数作用 (16)图2- 11 车模运动方程 (16)图2- 12 加入比例微分反馈后的系统框图 (17)图2- 13 电机在不同电压下的速度变化曲线 (18)图2- 14 加速度传感器原理 (19)图2- 15 MMA7260三轴加速度传感器 (20)图2- 16 车模运动引起加速度信号波动 (21)图2- 17 实际测量MMA7260Z轴信号 (21)图2- 18 车模运动引起加速度Z轴信号变化 (22)图2- 19角速度传感器及参考放大电路 (22)图2- 20 角速度积分得到角度 (23)图2- 21 角速度积分漂移现象 (23)图2- 22 通过重力加速度来矫正陀螺仪的角度漂移 (24)图2- 23 双加速度传感器获得车模角加速度 (25)图2- 24 角度控制框图 (25)图2- 25 电机速度检测 (26)图2- 26 车模倾角给定 (27)图2- 27 车模倾角控制速度中的正反馈 (28)图2- 28 车模倾角控制分析 (29)图2- 29 车模运动速度控制简化模型 (29)图2- 30 增加微分控制后的系统 (30)图2- 31 改进的微分控制 (30)图2- 32 车模角度和速度控制框图 (31)图2- 33 速度角度控制方案的改进 (32)图2- 34 改进后的速度和角度控制方案 (32)图2- 35 检测道路中心电磁线方式 (33)图2- 36 通过电机驱动电压的差动控制控制车模方向 (34)图2- 37 检测车模转动速度的陀螺仪 (34)图2- 38 电感线圈的偏角影响感应电动势 (35)图2- 39 车模方向控制算法 (35)图2- 40 车模运动控制总框图 (36)第三章图3- 1 直立车模控制电路整体框图 (39)图3- 2 56F8013内部资源示意图 (40)图3- 3 F8013最小系统电路 (41)图3- 4 F8013最小系统电路实物 (42)图3- 5 陀螺仪、加速度传感器电路 (43)图3- 6 车模倾角传感器电路实物图 (43)图3- 7 双电机驱动电路 (44)图3- 8单极性PWM、双极性PWM (45)图3- 9 两片33886组成的电机驱动电路 (45)图3- 10 速度传感器电路 (46)图3- 11 基于三极管的电磁信号放大检波电路 (47)图3- 12 基于三极管的电磁放大检波电路实物图 (48)图3- 13 使用R-R运放进行电磁信号放大检波 (49)图3- 14 LMV358放大检波输出波形 (49)图3- 15 基于LMV358放大检波电路实物图 (50)图3- 16 双加速度测量角速度电路 (51)图3- 17 双加速度计测量角度波形图 (51)图3- 18 简化角速度电路 (52)图3- 19 实测车模角速度信号波形 (52)图3- 20 角度信号处理电路 (53)图3- 21 不同角速度比例情况下输出波形 (53)图3- 22 角度计算环节的传递函数 (54)图3- 23 一个运算放大器实现角度计算 (54)图3- 24 不同P1阻值对应的输出波形 (55)图3- 25 简化的角度和角速度处理电路 (55)图3- 26 车模控制电路全图 (56)第四章图4- 1 完整的C型车模底盘 (57)图4- 2 简化后的C型车模底盘 (57)图4- 3 使用热熔胶固定电机支架与车模底盘 (58)图4- 4 去掉后轮之后的车模底盘 (58)图4- 5 电机引线转接板 (59)图4- 6 使用复合胶水固定光电编码盘 (59)图4- 7 固定好的光电码盘和光电检测管 (60)图4- 8 电磁传感器支架 (61)图4- 9 车模组装全图 (64)第五章图5- 1 主程序框架 (65)图5- 2 中断服务程序 (66)图5- 3 任务中断时间波形 (67)图5- 4 算法框图中与控制相关的软件函数 (70)图5- 5 控制函数调用与参数传递关系 (71)图5- 6 程序中变量命名规范 (72)图5- 7 电机死区补偿 (78)第六章图6- 1 调试车模参数复杂而关键 (82)图6- 2 需要调整的参数和相关的单位 (84)图6- 3 车模运动坐标定义 (85)图6- 4 电源检查 (86)图6- 5 单片机串口通信 (86)图6- 6 PWM信号输出 (87)图6- 7 采集电机光电码盘信号 (87)图6- 8 陀螺仪、加速度传感器AD采集信号 (88)图6- 9 车模静态参数调整桌面 (88)图6- 10车模动态参数调试场地 (89)图6- 11 监控软件界面 (89)图6- 12 无线遥控开关 (90)图6- 13 无线通信模块进行参数监控 (90)图6- 14 F8013内部FLASH应用划分 (91)图6- 15 需要整定的传感器参数 (91)图6- 16 车模保持垂直静止 (92)图6- 17 测量加速度传感器的极值 (92)图6- 18测量陀螺传感器比例因子，角度补偿回路断开 (93)图6- 19 几种不同陀螺仪比例因子角度输出 (94)图6- 20 车模控制参数 (95)图6- 21 角度参数调整过程 (96)图6- 22 速度参数调整过程 (97)图6- 23 方向参数调整过程 (98)图6- 24 角度补偿时间常数调整 (99)图6- 25 Z轴附加信号分析 (100)图6- 26 死区常数调整 (100)附录图7- 1 参考设计方案视频截图 (103)图7- 2 参数整定与调试指南 (104)图7- 3 软件控制算法全图 (106)图7- 4 参考方案电路全图 (107)第一章、前言为了提高全国大学生智能汽车竞赛创新性和趣味性，激发高校学生参与比赛的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力和接受挑战能力，智能汽车竞赛组委会将电磁组比赛规定为车模直立行走，如图1- 1所示。

第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分（省）赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。

参赛队伍的名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间来决定，参加全国总决赛的队伍同时必须提交车膜技术报告。

大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。

车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组；车模通过采集赛道图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。

竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分（省）赛区预赛以及全国总决赛，在实际可操作性基础上力求公正与公平。

一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。

本届比赛指定采用三种车模，分别用于三个赛题组：编号车模外观和规格赛题组供应厂商A型车模车模：G768电机：RS380-ST/3545，摄像头组东莞市博思电子数码科技有限公司舵机：FUTABA3010 B型车模车模型号电机：540，伺服器：S-D6光电组北京科宇通博科技有限公司C型车模车模型号：N286电机：RN260-CN 38-18130伺服器：FUTABA3010电磁组东莞市博思电子数码科技有限公司各赛题组车模运行规则：a)光电组，摄像头组：车模正常运行。

车模使用A型车模（摄像头组）、B型车模（光电组）。

车模运行方向为，转向轮在前，动力轮在后。

如图1所示：图1 光电组车模运行方向说b)电磁组：车模直立行走。

使用C型车模。

车模运行时只允许动力轮着地，车模直立行走。

如图2所示：图2 电磁组车模运行状态注：原车模的前轮（转向轮）、舵机实际上没有用了，可以去掉。

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：中山大学队伍名称：电磁2队参赛队员：李小锟黄志杰誉洪生带队教师：成慧钱宁关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名：带队教师签名：日期：摘要本论文中设计的智能车系统采用飞思卡尔公司的kinetisK60作为控制核心，以IRF3205和IRF4905为电机驱动模块，通过编码器获得电机速度信息。

使用由电感及放大电路组成的传感器获取赛道信息；在智能车控制方面，基于位置式及增量式的PID控制算法在高速行驶赛车的路径优化和速度控制上有着不错的效果。

为了提高车的速度和稳定性，我们使用VC、无线通讯模块、等多种调试工具。

结果表明，本系统可靠有效。

关键词：kinetisK60，IRT3205,IRF4905，PIDAbstractWe design the smart car system based on the control of kinetisK60in this paper. We choose IRF3205and IRF4905to be the motor drive,and encoder to feedback the speed of the motor.We use electrical inductance to get the information of the track.During the control of the smart car,the positional PID and Increasing PID perform good on path optimization and speed control in high speeding pattern.In order to improve the speed and the stability of the smart car,we use kinds of methods,such as VC,wireless module.It turned out that the system is reliable and effective.Keyword：kinetisK60，IRT3205,IRF4905，PIDIII目录摘要 (Ⅱ)Abstract (Ⅲ)第一章引言 (1)第二章系统总体设计 (2)2.1系统概述 (2)2.1.1任务分解 (2)2.1.2直立控制分析 (3)2.1.3速度控制分析 (4)2.1.4转弯控制分析 (4)2.2车模倾角检测 (4)2.3整车布局 (4)2.4结构框图 (5)第三章系统机械结构设计与实现 (7)3.1车模 (7)3.2车模车身简化及固定 (7)3.3陀螺仪及加速度计固定结构设计 (8)3.4路径传感器固定结构设计 (9)3.5编码器的安装设计 (9)3.6主动轮松紧程度的调整 (10)第四章硬件系统的设计与实现 (11)4.1硬件设计总体方案 (11)4.2系统电路的设计与实现 (11)4.2.1电源管理电路 (11)4.2.2电机驱动电路 (12)4.2.3计数器电路 (13)4.2.4平衡传感器电路 (13)4.2.5路径检测电路 (14)4.3静电处理 (14)第五章软件系统的设计与实现 (16)5.1主程序 (16)5.1.1程序运行流程 (16)5.1.2PWM输出 (16)5.1.3直立控制 (19)5.1.4速度控制 (19)5.1.5转弯控制 (19)5.2卡尔曼滤波 (19)5.3启动方式 (20)第六章开放工具与系统调试 (22)6.1开发工具 (22)6.2无线通信模块 (23)第七章车辆参数 (24)第八章总结 (24)致谢 (I)参考文献 (II)附录A (Ⅲ)附录B (Ⅲ)V第一章引言全国大学生智能汽车比赛是经全国高等教育司研究，委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办的，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能力的大学生科技创新活动。