运动控制课程设计---无人驾驶汽车

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1、 本科本科实验实验报报告告 课程名称： 运动控制系统课程设计 学院（系） ：电子信息与电气工程学部 专 业： 自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 2011 年 12 月 20 日 一一 设计背景设计背景 无人驾驶汽车是一种智能汽车， 也可以称之为轮式移动机器人， 主要依靠车内以计算机 系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。 它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境， 并 根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够 安全、可靠地在道路上行驶。自上世纪 80 年代以来在无人驾驶汽车方面各国均取得了很大 成就。1995 年，一辆由美国卡耐基梅隆大学研制的无人驾

2、驶汽车 Navlab-V，完成了横穿美 国东西部的无人驾驶试验。2005 年，美国国防部“大挑战”比赛上，最终由美国斯坦福大 学工程师们改装的一辆大众途锐多功能车经过 7 个半小时的长途跋涉完成了全程障碍赛， 第 一个到达了终点。在赛道上，无人驾驶汽车需要穿越沙漠、通过黑暗的隧道、越过泥泞的河 床并需要在崎岖险峻的山道上行使， 整个行程无人驾驶汽车需要绕过无数个障碍。 1989 年， 我国首辆智能小车在国防科技大学诞生，2000 年 6 月，国防科技大学研制的第 4 代无人驾 驶汽车试验成功，最高时速达 76km，创下国内最高纪录。 二二 电动车改造要求电动车改造要求 （1）实现电动车的速度控

3、制 （2）实现电动车的方向盘控制 （3）实现电动车的刹车控制 （4）实现电动车的前进和后退控制 （5）采用 RS485 通信协议 三三 设计思路设计思路 1.1.速度控制速度控制 要求：速度控制分 5 个档位，从 0 开始，每一千欧一档，利用单片机进行控制，开关量 输出，上拉电阻阻值为 4.7k。 这一小节是利用单片机对输出端开关量进行控制分别对 5 个电阻线路的开关用继电器 进行控制，从而实现变换档位。光耦继电器控制开关电路如下图所示 上图电路中如果 MCS-51 的输出端口输出为 1 时开关打开，0 时开关闭合。 在下面的叙述中光耦开关电路比较常用， 所以用下面的图标代替， 具体电路如上图

4、所示： 为了分为 5 档， 每一档都应该有继电器进行开关控制， 即为光耦电路， 然后利用 MCS-51 单片机对输出值进行控制。 所以速度控制主体电路图如下图所示：（ 表示继电器控制开关， 为电阻） 上图中单片机的 P1.1-P1.5 口控制每个档位的开关，当任意一个口输出0 时开关闭合， 档位变换。 设计中程序需要烧进单片机，下图所示为单片机最小系统： 设计中电源要求为直流 5v，可提供电源为 9V 或 12V 直流电，需要进行转换，针对此项 要求，可使用 7805 芯片，原理图如下： 2.2.方向方向控制控制 通过角速度传感器测量物体转角变化，然后通过积分电路得到角度信号。和使能信号、 转角信号一块控制步进电机。 3.3.刹车控制刹车控制 当通+36V 电压的时候智能车的档位逐渐自动增加，当通-36V 电压时档位逐渐减少，利 用电动机拉动滑动变阻器移动， 改变电阻值从而改变输入的电压值， 将改变的电压值输入到 AD 转换器里，用单片机的 A/D 采样将电阻值