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1、第五屆全國大學生“飛思卡爾"杯智能汽車競賽技術報告學校：同濟大學隊伍名稱：同濟方舟參賽隊員：謝樂寅李婕劉秋雨邵龍彪胡濤帶隊教師：羅峰曹靜關于技術報告和研究論文使用授權的說明本人完全了解第五屆全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽關保留、使用技術報告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權歸參賽者本人，比賽組委會和飛思卡爾半導體公司可以在相關主頁上收錄并公開參賽作品的設計方案、技術報告以及參賽模型車的視頻、圖像資料，并將相關內(nèi)容編纂收錄在組委會出版論文集屮。參賽隊員簽名：帶隊教師簽名：日期：目錄II第一咅弓I言I第二章機械鳥需二［二二二二二二二二二二［二二二二
2、二二二II二二二二二二二二32」架橋方案的選取32.1.1運用滑動模式32.1.2運用折龕模式42.1.3運用聯(lián)合車體的折疊模式42.2大車構(gòu)成52.3拖動系統(tǒng)82.3.1電機一拖動系統(tǒng)82.3.2電機二拖動系統(tǒng)9第三章電方案概述113」光電道路識別方案113.2超聲波傳感器113.3角度傳感器133.4ZigBee133.3.1ZigBee協(xié)議簡介133.3.2ZigBee網(wǎng)絡拓撲形式15第四章電路設計184」核心控制器模塊184.1.1MC9S08QE128功能概述194丄2最小系統(tǒng)電路設計204.2電能分配模塊224.2.1LM2596-5.0開
3、關穩(wěn)壓電路224.2.2LM1117三端穩(wěn)壓電路234.2.3MC34063DC-DC升壓電路24第五章控制算法詳解275.1障礙物檢測：275.2架橋動作規(guī)劃295.3小車自動泊車邏輯305.4參演小車主函數(shù)邏輯325.4.1架橋大車的主函數(shù)邏輯325.4.2小車的主函數(shù)邏輯355.5ZigBee網(wǎng)絡調(diào)度邏輯39第六章結(jié)論41參考文獻I附錄II附錄一II附錄二III第一章引言本論文按照第五屆“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽創(chuàng)意組比賽的要求,按照組委會確定的“抗震救災，綠色家園”的主題，整個系統(tǒng)展示地震發(fā)生過后，兩輛救援小車通過層層障礙，最后在口動
4、架橋車的幫助下越過天塹，成功抵達安全救援地點的過程。在機械方面我們采用了大賽要求的VEX套件，通過巧妙的設計,搭建了伸縮自如、功能強大的自動架橋車；在控制方面采用飛思卡爾公司的MC9S08QE128芯片，結(jié)合超聲波測距傳感器、光電巡線傳感器、紅外光電開關、角度傳感器等，使救援小午和架橋車-變得耳聰目明，身手矯捷。系統(tǒng)的調(diào)度采用無線傳感器網(wǎng)絡ZigBee技術，這次組建的是星型網(wǎng)絡。ZigBee的引入讓系統(tǒng)成員擁有互相交流的能力，保證系統(tǒng)靈活順暢的運行。本隊采用飛思卡爾公司8位處理器MCS9S08QE128作為核心控制器，此芯片功能豐富，性能強大，可以同時
5、進行信號處理和電機控制，在算法設計上有更大的空間和更靈活的方案。在基本的路徑識別方面，本隊采用光電傳感器，經(jīng)過創(chuàng)新設計，成功解決了傳感器探測距離和探測精度的問題，使本隊小車能夠精確識別線路,還有著極高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。轉(zhuǎn)向機制采用差動轉(zhuǎn)速實現(xiàn)，小車車體龐大但轉(zhuǎn)向不失靈活。結(jié)合這次創(chuàng)意賽的主題，我們制作了一個系統(tǒng)：代表救援隊伍的兩輛小車和擁有架橋絕活的工程大車。作為出沒于地震災區(qū)的救援車，我們的小車可謂身手矯捷,耳聰冃明。胸前配置的超聲波傳感器，保證了小車能對前面隨時可能出現(xiàn)的障礙物進行感知，并進行避開障礙；當小車登上高地，還可以開啟右側(cè)放配置的紅外
6、光電開關探測河谷，深溝等天險；同時，小車上搭載的ZigBee節(jié)點還能把小車的位置信息和當前碰到的環(huán)境狀況適時的傳遞給主節(jié)點，主節(jié)點根據(jù)需要，派遣其他工程救援車（自動架橋車）對其進行救援。同樣，我們的自動架橋車也可謂是身負絕活:在結(jié)構(gòu)上，采用VEX公司的車模套件，高強度的機械特性保證了伸展的手臂能夠承載其他車輛的通行；鏈條齒輪的靈活使用，讓機械手臂可以做出較遠的舒展；同時，角度傳感器等的采用，實現(xiàn)了對機械手臂伸展和收縮的精確控制。人車采用VEX公司提供的巡線傳感器控制行走，采用超聲波測距傳感器實現(xiàn)對溝壑的判斷。為了實現(xiàn)對ZigBee網(wǎng)絡的充分利用，在表演
7、的后面部分，我們還加入了泊車指示燈一一當救援的兩輛小車闖過障礙物，越過天險，抵達安全地帶，在泊車指示燈的指示下，兩輛小車分別泊入預定的車位。本次系統(tǒng)設計中用作調(diào)度的ZigBee網(wǎng)絡是契合這次“抗震救災”的主題所選擇的。ZigBee網(wǎng)絡作為一種移動自組建網(wǎng)絡，可以廣泛用于抗震救災的場合，具有很大的現(xiàn)實意義。比如破壞力非常大的地震發(fā)生后，通訊中斷，道路破壞，外界對于險情依然頻發(fā)的災區(qū)情況一無所知。這時候，可以采用空投無線傳感器節(jié)點到災區(qū)，利用其自組建網(wǎng)絡的特性，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的通訊。如果結(jié)合一臺衛(wèi)星通訊工具，把一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)情況傳遞出去，外界就可以對災區(qū)
8、內(nèi)部一片區(qū)域的情況進行監(jiān)控。同時，如果隨后進入的救援人員隨身攜帶無線傳感器節(jié)點設備的話，先前組
