山大技术报告
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山东大学 范爱萍 数字电子技术第10章 (10)页数:31
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山东大学数字电子技术期末试卷及答案.页数:32
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山东大学数字电路1997页数:4
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山大微生物报告 芽孢染色
实验四：鞭毛染色法及活菌运动性观察姓名:戈奕文学号：20100514022系别：2010生物基地组别：周一下午第一组试验日期：2012年10月15日同组成员：孟亚平宋宁褚鹏程一、实验目的及意义1、学习并掌握细菌鞭毛染色法（AgNO3）;2、学习压滴法观察细菌运动性。
二、实验原理1、压滴法观察活菌运动的基本原理：鞭毛的功能相当于船的螺浆，在水中可以高速旋转从而推动菌体前行，因此水体环境才是鞭毛细菌自由驰骋的天地。
鞭毛的旋转速度是非常快的，每秒钟旋转两百到一千多转，比一般的电动机要快得多。
鞭毛的高速旋转是由其附着于菌体上的基体旋转带动的，基体实际上就是鞭毛的基部，它由一个中轴套上两个或四个环构成，镶嵌固定在细菌的体表（细胞膜和细胞壁）中，在科学家的眼中，基体简直就是一台精巧的纳米机械—分子马达，但这个马达并不是靠电流驱动，而是用伴随着细胞膜两侧质子梯度的消失产生的生物能量ATP来驱动，鞭毛马达还可以转向（从反时针旋转变为顺时针旋转）从而使菌体发生翻滚进而改变细菌的运动方向，事实上细菌在游动时也并不是单纯地一直朝前游，而是伴随着不时的随机翻滚转向，但从表观上看仍表现为细菌的前行。
细菌未染色时无色透明，在显微镜下主要靠细菌的折光率与周围环境的不同来进行观察。
若想观察的更加清晰，可以滴加稀释美兰等染液进行染色，注意不要染色过重，以免影响观察，有鞭毛的细菌运动活泼，且不同时向一个方向运动，而无鞭毛的细菌则呈不规则布朗运动。
这样便可以在光学显微镜下观察到细菌的运动。
2、细菌鞭毛染色法的基本原理：简单染色法适用于一般的微生物菌体的染色，而某些微生物具有一些特殊结构，如鞭毛，对它们进行观察之前需要进行有针对性的染色。
鞭毛是细菌的纤细丝状的“运动器官”。
鞭毛的有无、数量及着生方式也是细菌分类的重要指标。
鞭毛直径一般为10~30nm，只有用电镜才可以直接观察到。
若要用普通光学显微镜观察，必须使用鞭毛染色法。
首先用媒染剂（如单宁酸和明矾钾）处理，使媒染剂附着在鞭毛上使其加粗，然后用碱性复红（Gray氏染色法）、碱性复品红（Leifson氏染色法）、硝酸银（West氏染色法）或结晶紫（Difco氏染色法）进行染色。
山东大学信息学院EDA技术及应用报告
cin :in std_logic; sum :out std_logic; cout:out std_logic); end component; signal carry:std_logic_vector (0 to 4); begin carry(0)<=cin; cout<=carry(4); gen:for i in 1 to 4 generate add:add1 port map(a=>a(i),b=>b(i),cin=>carry(i-1), sum=>sum(i),cout=>carry(i)); end generate; end structural; ----一位加法器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;
仿真波形
引脚分配
程序二
library ieee;
end if; end if; end process; with cnt select Barke <='1'when 0, '1'when 1, '1'when 2, '0'when 3, '0'when 4, '1'when 5, '0'when 6, 'Z'when others; jiepai<=clk; end behave;
程序
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity comp4 is port ( A: in std_logic_vector(3 downto 0); B: in std_logic_vector (3 downto 0); M,G,L:out std_logic); end comp4; architecture behave of comp4 is begin p1:process(A,B) begin if (A=B)then M<='1';G<='0';L<='0'; elsif (A>B)then M<='0';G<='1';L<='0'; elsif (A<B)then M<='0';G<='0';L<='1'; end if; end process p1; end behave;
仿真波形
引脚分配
程序二
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程序
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山东大学实验三-太阳能光伏发电实训系统-实验报告-更新
太阳能利用技术综合实验报告
【实验题目】 实验三 太阳能光伏发电系统实验
班级
姓名
学号
上课日期 2023 年 月 日
教室 千佛山校区热力楼验目的】 1. 熟悉光伏发电系统结构，练习光伏发电系统组件连接。 2. 了解光伏发电系统效率的影响因素。 3. 学会测量光伏发电系统各个部分的效率。
【实验原理】
1. 太阳能光伏发电系统由哪些部分组成？
2. 画出太阳能电池伏安特性测试电路原理图。
【实验仪器】
太阳能实训系统（包括太阳能电池板、双轴跟踪系统、控制器、逆变器、滑动变阻器，交直
流负载，电流表、电压表）。
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
1/
4
【实验内容】 1. 搭建太阳能直流系统，驱动相关负载；
【实验小结】
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
4/4
【实验数据整理及处理】 1.搭建太阳能直流系统，驱动相关负载； 1.1 绘制太阳能直流系统电路图
1.2 直流系统电流电压与辐射度的关系
辐照度 w/m2 电流 [mA] 电压 [V]
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
2/4
2.搭建太阳能交流系统，驱动相关负载； 2.1 绘制太阳能交流系统电路图
3．逆变器效率测试
1）选择太阳能电池板、控制器、直流负载，直流电压表，直流电流表，用导线连接，搭建太阳能直流 系统； 2）启动光源，观察负载运行情况；
2. 搭建太阳能交流系统，并驱动相关负载 1）选择蓄电池、逆变器、交流负载，交流电压表，交流电流表，用导线连接，搭建太阳能交流系统； 2）启动光源，观察负载运行情况；
3. 逆变器效率测试。 1）选择蓄电池、逆变器、交流负载，直流电压表、直流电流表，交流电压表，交流电流表，用导线连 接，搭建太阳能交流系统； 2）测量逆变器前电流、电压，计算逆变器前功率； 3）测量逆变器后电流、电压，计算逆变器后功率； 4）计算逆变器效率；。
【实验题目】 实验三 太阳能光伏发电系统实验
班级
姓名
学号
上课日期 2023 年 月 日
教室 千佛山校区热力楼验目的】 1. 熟悉光伏发电系统结构，练习光伏发电系统组件连接。 2. 了解光伏发电系统效率的影响因素。 3. 学会测量光伏发电系统各个部分的效率。
【实验原理】
1. 太阳能光伏发电系统由哪些部分组成？
2. 画出太阳能电池伏安特性测试电路原理图。
【实验仪器】
太阳能实训系统（包括太阳能电池板、双轴跟踪系统、控制器、逆变器、滑动变阻器，交直
流负载，电流表、电压表）。
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
1/
4
【实验内容】 1. 搭建太阳能直流系统，驱动相关负载；
【实验小结】
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
4/4
【实验数据整理及处理】 1.搭建太阳能直流系统，驱动相关负载； 1.1 绘制太阳能直流系统电路图
1.2 直流系统电流电压与辐射度的关系
辐照度 w/m2 电流 [mA] 电压 [V]
警示：严禁抄袭，雷同卷均判零分。
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2.搭建太阳能交流系统，驱动相关负载； 2.1 绘制太阳能交流系统电路图
3．逆变器效率测试
1）选择太阳能电池板、控制器、直流负载，直流电压表，直流电流表，用导线连接，搭建太阳能直流 系统； 2）启动光源，观察负载运行情况；
2. 搭建太阳能交流系统，并驱动相关负载 1）选择蓄电池、逆变器、交流负载，交流电压表，交流电流表，用导线连接，搭建太阳能交流系统； 2）启动光源，观察负载运行情况；
3. 逆变器效率测试。 1）选择蓄电池、逆变器、交流负载，直流电压表、直流电流表，交流电压表，交流电流表，用导线连 接，搭建太阳能交流系统； 2）测量逆变器前电流、电压，计算逆变器前功率； 3）测量逆变器后电流、电压，计算逆变器后功率； 4）计算逆变器效率；。
山东大学前馈神经网络实验报告
《认知科学与类脑计算》课程实验报告实验名称：基本操作与前馈神经网络姓名：学号：框架选择：MindSpore √PyTorch 日期：一、实验内容1.1前馈神经网络解决回归、二分类、多分类任务实验内容：首先根据要求生成回归、二分类数据集以及下载MNIST手写数据集。
然后搭建前馈神经网络模型对上述数据进行训练并测试，解决问题。
最后打印实验预测结果，绘制loss曲线。
前馈神经网络用到了一些算法和概念：①神经元（Neurons）：前馈神经网络由神经元构成，每个神经元是一个计算单元，接受输入并产生输出。
每个神经元都有一个相关的权重（weight）和一个偏置（bias）。
②权重和偏置（Weights and Biases）：每个神经元都与前一层的所有神经元相连，每个连接都有一个相关的权重，用于调整输入信号的重要性。
此外，每个神经元都有一个偏置，用于调整神经元的激活阈值。
③激活函数（Activation Function）：激活函数定义了神经元的输出如何计算。
它通常是非线性的，允许神经网络学习非线性关系。
④前馈传播（Feedforward Propagation）：前馈神经网络的计算是通过前馈传播进行的。
数据从输入层经过隐藏层逐层传播，最终到达输出层。
每个神经元将其输入与相关权重相乘，加上偏置，并通过激活函数进行转换，然后传递给下一层。
⑤损失函数（Loss Function）：损失函数用于度量模型的输出与真实标签之间的差异。
训练过程的目标是最小化损失函数。
⑥反向传播（Backpropagation）：反向传播是通过梯度下降优化权重和偏置的过程。
首先，通过前馈传播计算损失，然后通过反向传播计算损失相对于每个权重和偏置的梯度。
梯度信息用于更新权重和偏置，以减小损失。
1.2在多分类实验的基础上使用至少三种不同的激活函数这里的多分类实验具体指MNIST手写数据集的识别。
在实验中我考虑使用了ReLu、tanh和sigmoid三个函数进行对比实验。
山大微生物实验报告——霉菌的形态观察
霉菌的形态观察作者：喻曙光学号：班级：生院2010级生命基地生北周五第四组同组者：。
【实验目的】1、学习并掌握观察霉菌形态的基本方法2、了解四类常见霉菌（曲霉、毛霉、青霉、根霉）的基本形态特征【实验原理】霉菌霉菌可产生复什分枝的菌丝体，分基内菌丝和气生菌丝，气生菌丝生长到一定阶段分化产生繁殖菌丝，由繁殖菌丝产生孢子。
霉菌菌丝体（尤其是繁殖菌丝）及孢子的形态特征是识别不同种类霉菌的重要依据。
霉菌菌丝和孢子的宽度通常比细菌和放线菌粗得多（约 3～10μm ），常是细菌菌体宽度的几倍至几十倍，因此，用低倍显微镜即可观察。
观察方法观察霉菌的形态有多种方法，常用的有直接制片观察法、载玻片培养观察法和玻璃培养观察法三种方法，本次实验采用载玻片培养观察法（小室培养法）。
载玻片培养观察法（小室培养法）用无菌操作将培养基琼脂薄层置于载玻片上，接种后盖上盖玻片培养，霉菌即在载玻片和盖玻片之间的有限空间内沿盖玻片横向生长。
培养一定时间后，将载玻片上的培养物置于显微镜下观察。
这种方法既可以保持霉菌自然生长状态，还便于观察不同发育期的培养物。
【实验器材】1.菌种：曲霉 (Aspergillus sp.) ，青霉，根霉 (Rhizopus sp.) ，毛霉（Mucor sp.），培养 7d 的马铃薯琼脂平板培养物2.培养基：马铃薯培养基（简称PDA）（配方见附表）3.仪器或其他用具：平皿，载玻片，盖玻片，无菌吸管，U 型玻棒，解剖刀，镊子，50%乙醇，20%甘油，显微镜，接种环，酒精灯等【实验步骤】1.载玻片培养观察法（小室培养法）（1）.培养小室的灭菌：在平皿底铺一张略小于皿底的圆滤纸片，再放一Ｕ形玻棒，其上放一洁净载玻片和两块盖玻片，盖上皿盖，包扎后于110℃灭菌20～30分钟，烘干备用。
（2）.琼脂薄片的制作：取已灭菌的马铃薯琼脂培养基各6～7ml 注入另两个灭菌平皿中，使之凝固成薄层。
通过无菌操作，用解剖刀将其切成 1cm x 1cm的琼脂块，并将其移至上述培养室中的载玻片上（每片放两块 )。
山大一院实习报告
山大一院实习报告时光荏苒，转眼间，我在山大一院的实习已经接近尾声。
这次实习是我大学生涯中的一次重要实践，让我对医院的工作有了更深入的了解，也使我收获了宝贵的临床经验。
在此，我向实习过程中的每一位老师表示衷心的感谢，感谢你们的悉心指导和无私奉献。
一、实习概况山大一院作为我国北方地区的一家知名三甲医院，拥有先进的医疗设备、优秀的医疗团队和丰富的临床资源。
我在实习期间，主要涉及内科、外科、妇产科和儿科等科室，参与了诊断、治疗、护理等各个环节的工作。
通过实习，我对医院的各项工作有了更加全面的了解，也锻炼了自己的临床技能。
二、实习收获1. 临床技能的提升在实习过程中，我学会了如何进行病史采集、体格检查、辅助检查分析等，掌握了各项临床操作技能。
例如，在内科实习期间，我学会了心电图的解读、口服药物的发放、胰岛素注射等；在外科实习期间，我学会了换药、术前准备、术后护理等。
这些技能的提升，使我在今后的临床工作中更加得心应手。
2. 诊断思维的培养在实习过程中，我跟随带教老师参与了一系列病例的诊断和治疗。
通过观察、分析、讨论，我学会了如何运用所学知识进行临床推理，提高了诊断思维能力。
例如，在妇产科实习期间，我学会了根据临床表现、体检和辅助检查结果，判断患者的病情，为患者制定合理的治疗方案。
3. 沟通能力的提高在实习过程中，我意识到医患沟通的重要性。
与患者及家属的有效沟通，既能增进彼此的了解，又能促进医患关系的和谐。
在实习过程中，我学会了如何与患者沟通，使患者能够更好地配合治疗。
同时，我也学会了与同事、老师沟通，以便更好地完成工作任务。
4. 职业素养的培养实习过程中，我深刻体会到医生职业的神圣和责任。
在带教老师的榜样作用下，我明白了作为一名医生，不仅要有扎实的专业知识，还要具备良好的职业素养。
在今后的职业生涯中，我将不断提升自己，为患者提供更优质的医疗服务。
三、实习感悟通过这次实习，我认识到理论联系实际的重要性。
在今后的学习中，我将更加努力地学习专业知识，为今后的临床工作打下坚实的基础。
山东大学 电磁组 技术报告
1
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 4.3 路径识别模块的软件设计.................................................................. 18 4.4 智能车速度控制算法.......................................................................... 19 4.4.1 PID 算法工作原理.....................................................................19 4.4.2 PID 控制器的参数整定.............................................................20 4.5 智能车舵机控制策略.......................................................................... 20 第 5 章 总结....................................................................................................... 22 参考文献............................................................................................................. 23 附录..................................................................................................................... 24 程序源代码......................................................................................................... 24
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 4.3 路径识别模块的软件设计.................................................................. 18 4.4 智能车速度控制算法.......................................................................... 19 4.4.1 PID 算法工作原理.....................................................................19 4.4.2 PID 控制器的参数整定.............................................................20 4.5 智能车舵机控制策略.......................................................................... 20 第 5 章 总结....................................................................................................... 22 参考文献............................................................................................................. 23 附录..................................................................................................................... 24 程序源代码......................................................................................................... 24
山东大学计算机图形学实验报告实验二
山东大学计算机科学与技术学院 计算机图形学课程实验报告
学号：2420430689 姓名： QQ
班级： 2014 级
实Байду номын сангаас题目：实现二维平面的基本变换
实验学时：4
实验日期： 2017 年 3 月 28 日
实验目的： 1. 掌握配置 OpenGL 环境的方法； 2. 熟悉 OpenGL 应用程序基本架构； 3. 学习 OpenGL 中的 gl、glu、glut 等库函数进行图形学算法编程和实现。
//填充右部 while (!judgeIfBoundary(x, y)) {
glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(x, y); glEnd(); glFlush(); x = x + 1; } int xright = x - 1;
//填充左部 x = savex - 1; while (!judgeIfBoundary(x, y)) {
#include <cmath> #include <stack> #include <glut.h>
using namespace std;
struct mypoint {
GLint x; GLint y;
mypoint(GLint _x, GLint _y) :x(_x), y(_y) {}; mypoint() {}; };
x = x + 1; } } } } } 最后效果
结论分析与体会： 这次实验总的来讲比较繁琐，尤其是在计算校徽坐标的时候，当时是从学校官网 上找了一个比较正规的校徽，用 Windows 的画图工具打开，找出点的坐标然后用 数学方法变换的。
return true; else
学号：2420430689 姓名： QQ
班级： 2014 级
实Байду номын сангаас题目：实现二维平面的基本变换
实验学时：4
实验日期： 2017 年 3 月 28 日
实验目的： 1. 掌握配置 OpenGL 环境的方法； 2. 熟悉 OpenGL 应用程序基本架构； 3. 学习 OpenGL 中的 gl、glu、glut 等库函数进行图形学算法编程和实现。
//填充右部 while (!judgeIfBoundary(x, y)) {
glBegin(GL_POINTS); glVertex2i(x, y); glEnd(); glFlush(); x = x + 1; } int xright = x - 1;
//填充左部 x = savex - 1; while (!judgeIfBoundary(x, y)) {
#include <cmath> #include <stack> #include <glut.h>
using namespace std;
struct mypoint {
GLint x; GLint y;
mypoint(GLint _x, GLint _y) :x(_x), y(_y) {}; mypoint() {}; };
x = x + 1; } } } } } 最后效果
结论分析与体会： 这次实验总的来讲比较繁琐，尤其是在计算校徽坐标的时候，当时是从学校官网 上找了一个比较正规的校徽，用 Windows 的画图工具打开，找出点的坐标然后用 数学方法变换的。
return true; else
山大材料专业实验报告
一、实验目的1. 了解材料专业实验的基本流程和操作方法。
2. 熟悉材料的基本性能测试方法。
3. 培养学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理材料的基本性能是指材料在受力、加热、冷却等条件下所表现出的物理、化学和力学性质。
本实验主要测试材料的抗拉强度、硬度、耐磨性等性能。
三、实验器材1. 抗拉强度测试仪2. 硬度测试仪3. 耐磨性测试仪4. 试样5. 砝码6. 研磨机7. 秒表8. 计量器9. 记录本四、实验步骤1. 准备试样：根据实验要求，制备所需尺寸的试样，确保试样表面平整、无裂纹、无杂质。
2. 抗拉强度测试：（1）将试样固定在抗拉强度测试仪的夹具上，确保试样垂直于测试方向。
（2）调整测试仪的测试速度，使试样在拉伸过程中均匀受力。
（3）启动测试仪，记录试样断裂时的最大载荷值。
（4）根据公式计算试样的抗拉强度：σ = F / S，其中F为最大载荷值，S为试样截面积。
3. 硬度测试：（1）将试样放置在硬度测试仪的平台上，确保试样与平台接触良好。
（2）调整测试仪的测试力度，使硬度测试针垂直于试样表面。
（3）启动测试仪，记录硬度测试针在试样上留下的压痕深度。
（4）根据公式计算试样的硬度：H = F / d，其中F为测试力度，d为压痕深度。
4. 耐磨性测试：（1）将试样放置在耐磨性测试仪的平台上，确保试样与平台接触良好。
（2）调整测试仪的转速，使试样在研磨过程中均匀受力。
（3）启动测试仪，记录试样在研磨过程中所消耗的功率。
（4）根据公式计算试样的耐磨性：W = P / t，其中P为功率，t为研磨时间。
五、实验数据及结果分析1. 抗拉强度测试结果：试样1：σ = 300 MPa试样2：σ = 350 MPa试样3：σ = 400 MPa2. 硬度测试结果：试样1：H = 60试样2：H = 70试样3：H = 803. 耐磨性测试结果：试样1：W = 50 W试样2：W = 60 W试样3：W = 70 W通过对比分析实验数据，可以看出试样3的抗拉强度、硬度和耐磨性均优于试样1和试样2。
山东大学数值计算实验报告2
山东大学计算机科学与技术学院数值计算课程实验报告2.（1）用MATLAB写出楚列斯基分解函数代码如下所示Cholesky.mfunction [ B ] = Cholesky(A )%UNTITLED2 此处显示有关此函数的摘要% 楚列斯基分解B = A;n = length(A);for k = 1:nB(k,k) = sqrt(B(k,k));for i = k+1:nB(i,k) = B(i,k)/B(k,k);endfor j = k+1:nfor i = k+1:nB(i,j) = B(i,j)-B(i,k)*B(j,k);（3）计算范数和条件数代码如下f222.mfunction [ ] = f222(n )conda1 = fanshua1*max(a)fprintf('%s\n','2范数下矩阵A的2条件数') B = A_'*A_;[v d] = eig(B);conda2 = sqrt(max(max(d)))*fanshua2fprintf('%s\n','无穷范数下矩阵A的条件数') for i = 1:nfor j = 1:nsum = sum + abs(A_(i,j));enda(i) = sum;sum = 0;endconda3 = max(a)*fanshua3endtest222.mclc,clearfprintf('%s\n','n = 2时')f222(2)fprintf('%s\n','n = 5时')f222(5)fprintf('%s\n','n = 10时')f222(10)运行结果截图如下所示3.（1）Jacobi迭代法MATLAB实现代码如下D(i,i)=A(i,i);end;L=-tril(A,-1);U=-triu(A,1);while error>=errorBound & step<maxSp x0=inv(D)*(L+U)*x0+inv(D)*b;vChain(k,:)=x0';k=k+1;error=norm(x0-fx0);fx0=x0;step=step+1;endv=x0;sN=step;可见Jacobi迭代了3次得到的解为x=[111],收敛。
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第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A 主程序代码附录B 总系统框架及资源分配图附录C 赛车参数附录D 赛道检测精度图表分析学校：山东大学威海分校队伍名称：雷驰参赛队员：曹雷，李虹磊，张振华带队教师：王松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一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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：曹雷，李虹磊，张振华带队教师签名：王松日期：2006.8.10目录第一章引言1．1问题的描述 (1)1．2设计的基本要求 (1)1．3问题解决的基本思路 (1)第二章硬件电路的设计2．1路径识别模块 (3)2．1．1路径识别模块简介及其原理2．1．2路径识别模块方案选择及比较2．1．3路径识别模块的实现2．2电源管理模块 (5)2．2．1电压管理模块的分析2．2．2电压管理模块方案选择与比较2．2．3电压管理模块电路设计2．3动力电机驱动模块 (16)2．3．1动力电机驱动模块简介及其原理2．3．2动力电机驱动模块选择2．3．3动力电机驱动模块的具体实现2．4舵机转向控制 (17)2．5单片机核心控制模块 (18)2．6速度传感器 (18)第三章软件编程及其应用算法研究3．1方案1 (18)3．2方案2 (19)3．3方案3 (20)3．3．1理论支持3．3．2具体实现第四章测量结果与分析4．1方案1的结果与分析 (21)4．2方案2的结果与分析 (22)4．3方案3的分析 (25)第五章总结5．1设计的结论与总结………………………………………265．2研究意义…………………………………………………26参考文献 (28)附录A 主程序代码附录B 总系统框架及资源分配图附录C 赛车参数附录D赛道检测精度图表分析第一章引言1.1问题的重述伴随着现代汽车行业的飞速发展，作为汽车的电子控制系统也势必得到更大的发展机会，以满足人们对汽车的安全性、智能化的要求，本文对汽车模型自动控制系统的研究是对一些问题的初步思考。
本设计是“飞思卡尔”杯全国大学生智能车比赛的内容，要求使用飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128控制一辆小汽车自主识别路径稳定地通过规定的带有直线和曲线的赛道，时间最短者为优胜。
该智能车控制系统的设计涉及到控制理论、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，包括了硬件电路的设计，软件编程，数学模型的建立等方面，很好地巩固了我们所学，拓宽了我们的知识面，培养了我们的基本研究能力。
1.2设计的基本要求赛题的要求总结如下：1.主要器件使用组委会提供统一的智能车竞赛车模、单片机HCS12开发板、开发软件Code Warrior和在线调试工具等；2.参赛队伍在车模平台基础上，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；3.采取硬件、软件，算法各种优化的方法来实现完成时间上的最少和技术质量的最优；4.车模改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长，高度无限；5.不得任意改动车模的零部件，但是可以为了车模的正常行驶安装电路、传感器等，允许在底盘上打孔或安装辅助支架等；6.伺服电机数量不超过3个，传感器数量不超过16个；7.禁止使用DC-DC升压电路为驱动电机以及舵机提供动力；8.全部电容容量之和不得超过2000微法；电容最高充电电压不得超过25伏；9.电路所使用元器件（传感器、各种信号调理芯片、接口芯片、功率器件等）种类与数量都可以自行设计选择，但是不得使用逻辑可编程器件；10.赛道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，跑道宽度为0.60米，黑线宽25mm，最小曲率半径不小于500mm，可以交叉，交叉角为90°，第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告为二维水平平面。
1.3解决的基本思路针对以上的要求，我们在硬件、软件、算法等方面作了周密的安排，分别提出了好几套的方案进行讨论研究，最终选择一种最优化方案。
本设计主要包括以下三个模块：硬件部分包括电源管理电路、自动识别电路、直流电机的驱动电路、速度传感器设计电路以及单片机整体系统控制电路；软件部分主要包括识别电路PWM驱动程序和信号的采集程序、直流电机及舵机的PWM信号驱动程序、车速传感器的驱动程序和信号采集程序；算法主要应用了PID算法。
整个系统的结构如图0301所示（具体说明见附录B），控制系统的结构图参看图0302。
2第一章引言论文正文将分为两大部分陈述上述内容，一部分主要是硬件电路的设计；另一部分主要是软件编程及其应用算法部分。
每一部分主要陈述设计中所采取的方案及其他方案的比较。
图03023第二章硬件电路的设计2.1路径识别模块2.1.1路径识别模块简介及其原理作为硬件设计的关键部分，路径识别电路的设计最终的好坏直接决定着软件控制的优劣。
路径识别模块主要根据反射原理，光电二极管发射的光线照射到不同颜色的材料上，被吸收的能量不同，相应的光电接收管所接收到的光不同，所以导通电流大小不同。
在此次比赛中，我们主要区分白色区域和黑色跑道两种颜色，由于光线在白色中几乎全部的能量都被反射，而在黑色跑道上几乎全部被吸收，因此，反射到相应的光电接收管而被其接收到的光线能量不同。
当照射到白色区域时，光电接收管接收到的光线多，因此相应的光电流也就大；反之，当照射到黑色区域时，光电接收管接收到的光线很少，因此相应的光电流也就很小。
在经过电流电压转换，将不同的信号输入单片机中，即可被处理和使用。
2.1.2路径识别模块方案选择及比较针对上面的原理，可以有以下的方案进行考虑：方案一：采用CCD单色摄像头。
在白背景下，对于黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。
但成本高，很难找到合适的载体。
同时理论较为深奥，应用起来不一定能做得很好。
方案二：采用颜色传感器。
目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。
但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，这是比赛时较难满足的，所以也不是一个很好的选择。
方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。
该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路，简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车按照跑道运行。
红外发射管就是红外发射二极管，我们应用的是大功率的。
红外接受管采用集成放大、滤波、整形等在内的光电接收头SH38B，其原理框图为图1101。
它采用38KHZ的脉冲调制来给发光管提供电流，可以增大发射功率，接收头相当于检测的是脉冲值，可以大大增加测试的距离。
放大电路滤波电路整形电路比较电路=38kHz 输出为低电平0其他输出为检测到的信号38kHz的基准电路VddVss 图1101第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告62.1.3路径识别模块的实现路径识别检测电路的电路原理图1102。
我们采取了七对红外发射接受管，为了增加发射管的功率，我们加入了两个74HC08来增大驱动电流，从而增大了发射管的功率，大大增强了信号。
因为红外发射管是以60度角向四面八方发射信号的，因此，7对管的排列位置也是很重要的。
由于，我们设计的光电管距地面的高度是1cm,因此，只要两管之间的距离超过1.732cm 即可。
传感器的位置分布我们设计了几种方案进行比较，第一种设计的平面图如下图1103（说明：两个传感器同时检测到黑线时属于一种传感器组合状态，例如7是由Ⅲ和Ⅴ两个传感器来组合出来的，即黑线处于两对传感器之间），这个设计主要应用在软件设计的方案1中。
在后来的设计中我们改进了传感器的位置和排列要求，设计了第二块路径识别的电路板，如示意图1104。
数字10 6 13 9 5 4 8 121 代表一对传感器7 11 代表行驶中黑线可能的位置Ⅰ ⅠⅦ Ⅴ Ⅲ ⅡⅣ Ⅵ代表传感器对 图11034 5第二章 硬件电路的设计7这两种设计进行一下比较：(1)传感器之间的距离：设计一从左到右的大小依次是22mm 、22mm 、13mm 、13mm 、22mm 、22mm ；设计二从左到右依次是30mm 、30mm 、30mm 、19mm 、30mm 、30mm 、30mm 。
(2)最大测量范围：设计一是114mm ，而设计二是198mm ，可以控制的范围增加到一倍，这样小车可以提高速度，尽量满足在高速下小车的检测要求。
(3)电路板的质量：第一块板子作为我们试验传感器等的基础，所以质量一般；第二块电路板我们综合了以前的经验，质量有所提高，获得了不错的效果。
实际成品模块如上图所示.2.2电源管理模块2.2.1电压管理模块的分析电源管理模块是小车的能源供应系统，它的好坏直接关系到中各系统的稳定性问题。
该智能车所使用的全部电源都是由配发的标准车模用7.2V 2000mAh Ni-cd 蓄电池来供电。
但是，由于电池提供的电压是7.2V ，而舵机需要6V 电压供电，单片机模块，路径识别模块和测速模块需要5V 电压供电，动力电机驱动模块需要使用7.2V 和5伏两种电压。
因此需要电压转换电路来得到相应的电压。
2.2.2电压管理模块方案选择与比较方案一：采用普通的电源管理芯片7805和7806。
但由于驱动电机会引起7 代表一对传感器 数字 3 11 13 95 代表行驶中黑线的位置图110315 110 8 6 12 2 14 4第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告电压瞬间下降的现象，且产生大量热量，容易诱发不安全因素。
所以，没有采用此方案。
方案二：采用专用低压降的电压调节器LM2940和LM1117。
由LM2940来得到稳定的5V电压，而由LM1117来得到稳定的6V电压，这样可以在整个过程中，为智能车的各部分提供稳定电源。
我们采用方案二。
2.2.3电压管理模块电路设计此模块的电路设计原理图如图所示（图1201）实际制作实物如下图所示.2.3动力电机驱动模块2.3.1动力电机驱动模块简介及其原理直流电机驱动模块是控制小车速度的关键模块,它不仅联系着单片机,以使单片机可以及时地控制直流电机的速度,而且还要为直流电机提供合适的电压,能够使其稳定、准确的运行。
电机驱动的好坏，关系到小车能否在直道全速前进，在转弯时能够迅速减速以适应相应的单片机控制控制信号。
电机驱动电路主要是由“H”桥将控制信号端和大功率端相隔离，以完成小信号控制大信号。
“H”桥工作原理是：当输入端电压为正相电压时，讲过H桥控制和驱动两种作用电机正转；反之为反相电压时，电机将会反转。
2.3.2动力电机驱动模块选择8第二章硬件电路的设计采用大赛组委会提供的专用芯片“飞思卡尔”公司的MC33886DH。