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第二届“飞思卡尔杯”智能小车
技术总结报告
队名：BIT 电气二队
队员：叶林瓒
李文楠
学院：信息科学技术学院
专业：电气工程与自动化
宣言：做到最好
2008-9-3
第二届“飞思卡尔杯”智能小车..................................................1 技术总结报告..............................................................................1 摘要..............................................................................................3 第一章：智能小车总体概况.....................................................3 1.1 概况.................................................................................3 2.总体结构如图....................................................................3 3.作品 智能小车如图...........................................................4 第二章 智能小车硬件系统设计...............................................5 2.1 控制核心DSP电路........................................................5 2.2 直流电机驱动模块.........................................................6 2.3 智能小车路径检测.........................................................8 第三章 智能小车软件设计.....................................................11 3.1算法描述........................................................................11 3.2主程序流程图................................................................12 3.3 程序清单.......................................................................14 四：总结与体会.......................................................................19 五：参考书目...........................................................................19
摘要
本智能小车采用飞思卡尔公司的56F8013VF DSP芯片作为控制核心，通过红外发射管和接收管识别路径，利用PWM技术控制直流电机的前进速度和方向，硬件电路基于提供的DSP开发板可靠完善，软件采用C语言编程简单明确，经反复调试安装，形成一完整作品，可满足大赛要求。
关键词：DSP 智能小车 路径识别 PWM控制技术
第一章：智能小车总体概况 1.1 概况
智能小车采用56F8013VF DSP开发板和一块通用板为基础，经焊接相关控制芯片而成，通过I/O口检测信号，输出PWM信号控制直流电机 前进 停止 左转 右转。检测信号则为三组红外发射和接收管，黑线时输出高电平，白线时输出低电平。
2.总体结构如图
3.作品 智能小车如图
第二章 智能小车硬件系统设计 2.1 控制核心DSP电路 如图
输出主要包括： 1.6通道PWM模块 2.串行通行接口（SPI）3.16位定时器 4.6通道12位ADC 5.26个GPIO 智能小车主要利用 PWM模块，定时器，GPIO口。
2.2 直流电机驱动模块
直流电机采用H桥控制方案 如图
通过采用L293D芯片可以达到目的，整体控制方案如图
电机有两个分别作为左右轮的驱动，而通过两路PWM输出即可控制一个电机，故共需4路PWM输出。
L293D芯片内部结构如图
真值表如下
当允许信号 ENABLE 为高时 输出才随输入变化，否则为高阻态，所以焊接时，ENABLE及VS均接VCC。具体控制过程为：
1.通过编程由控制芯片8013经PWM发出驱动信号，PWM输出作为L293D的输入，经L293转换输出控制信号使电机转动，进而带动车轮转动，使小车前进后退。2.PWM输出信号的高低则可以控制直流电机转动的快慢，当占空比大时，转速高，占空比小时，转速低，所以当PWM输出占空比为0时可控制电机停止。
3.当左轮停止，右轮转时，小车右转。当右轮停止，左轮转动时，小车左转。而两路PWM输出的正负顺序转换则可控制电机的正反转，进而控制小车的前进和后退。2.3 智能小车路径检测 1.路径检测原理
路径检测采用红外光电传感器，包括白色的发射管和黑色的接收管。如图
根据不同颜色对红外光的反射率不同，白色很高，黑色很低。所以当发射管发出红外光线经白色线时，觉大部分都被黑色管接收，处于导通状态，输出低电平，而红外光经黑色线时，接收不足，黑色管无法导通，输出高电平。输出的高低电平经GPIO口接入8013DSP中，通过一定的算法即可判断，从而输出控制信号，控制小车的路径。2.红外传感器电路如图
a.红外发射管为二级管，接收为三极管，当接收三级管导通时集电极输出低电平，断开时集电极输出高电平。b.如图所示，接收管集电极输出接入比较器339正极，比较器负极则为滑动变阻器的输出，当正极高于负极时，比较器输出5V高电平，否则为0V低电平
c.比较器输出则接入8013DSP的GPIO口，通过读GPIO口的状态即可判断是黑线或白线
d.光电传感器都接限流电阻，比较器输出接上拉电阻。3.检测算法规划
根据比赛要求采用三组红外光电传感器即可，排列如图
a.小车前两组用于辨识黑色线，使小车能沿着黑色线前进，且两组宽度要恰好，太窄则同时感应到黑线或白区域，算法不好控制小车能沿着黑色线行走，即易偏离轨迹。太宽则令小车容易成大S型行走,影响前进速度。
当左组光电传感器检测到黑色线时，小车右转，当右组光电传感器检测到黑色线时，小车左转，否则小车前进，这样即可保证小车能沿着既定的轨迹前进而不篇路。b.第三组位于小车左中间电路板外侧，用于判断黑色线十字交叉口，控制小车的停止，左转或右转，亦可判断小车前进了几个方格。
第三章 智能小车软件设计
软件编程采用 codewarrior软件在线编程，C语言模式，通过添加相关“豆子” 简单方便。3.1算法描述
预赛主要通过定时器定时扫描，GPIO口读入黑白线判断，从PWM口输出驱动信号驱动电机。具体如下 a.定时器定时10ms，中断
b.中断程序读入，三个GPIO口数据，value1,value2,value3，其中value3为底盘左侧信号，为停止转弯信号，value1,value2使小车直走。
c.如果读入value3大于0，则为停止信号，PWM输出0信号小车停止，定时10秒。否则若value1大于0，则小车右转，输出PWM信号控制小车右转，否则若value2大于0，则小车左转，输出PWM信号控制小车左转。否则为直线前进，两边输出PWM信号，使小车全速前进。d.决赛阶段考虑到两车PK，小车前进速度优先，故编程时会让小车一直走直线，但我们会在小车前进前方设置干扰装置，破坏对方，除定时停止外，程序基本不变。
3.2主程序流程图
定时器流程图
3.3 程序清单 主程序：
/**
#### **
Filename : xiaoche1.C **
Project
: xiaoche1 **
Proceor : 56F8013VFAE **
Version
: Driver 01.09 **
Compiler : Metrowerks DSP C Compiler **
Date/Time : 2008-8-28, 12:22 **
Abstract : **
Main module.**
Here is to be placed user's code.**
Settings : **
Contents : **
No public methods ** **
(c)Copyright UNIS, spol.s r.o.1997-2004 **
UNIS, spol.s r.o.**
Jundrovska 33 **
624 00 Brno **
Czech Republic **
http
: www.daodoc.com **
: info@proceorexpert.com **
####*/ /* MODULE xiaoche1 */
/* Including used modules for compiling procedure */ #include “Cpu.h” #include “Events.h” #include “PWMC1.h” #include “Bits1.h” #include “Bits2.h” #include “Bits3.h” #include “TI1.h” #include “PC_M1.h” #include “Inhr1.h” /* Include shared modules, which are used for whole project */ #include “PE_Types.h” #include “PE_Error.h” #include “PE_Const.h” #include “IO_Map.h”
void main(void){
/*** Proceor Expert internal initialization.DON'T REMOVE THIS CODE！!***/
PE_low_level_init();
/*** ***/ /* Write your code here */ PWMC1_Enable();PWMC1_OutputPadEnable();for(;;){;
} } /* END xiaoche1 */ /* ** End of
Proceor
Expert
internal
initialization.中断程序：
#pragma interrupt called /* Comment this line if the appropriate 'Interrupt preserve registers' property */
/* is set to 'yes'(#pragma interrupt saveall is generated before the ISR)
*/ int value1=0;int value2=0;int value3=0;int time=0;void TI1_OnInterrupt(void){value1=Bits1_GetVal();
//left value2=Bits2_GetVal();
//right value3=Bits3_GetVal();
//centen if(value3>0&&time
//stop
{ PWMC1_SetDutyPercent(0,0);PWMC1_SetDutyPercent(1,0);PWMC1_SetDutyPercent(2,0);
PWMC1_SetDutyPercent(3,0);
time++;
//stop
}
else if(value1>0)
//turn right
{PWMC1_SetDutyPercent(0,0);PWMC1_SetDutyPercent(1,0);PWMC1_SetDutyPercent(2,0);
PWMC1_SetDutyPercent(3,100);
}
10s
else if(value2>0)
//turn left
{PWMC1_SetDutyPercent(0,100);PWMC1_SetDutyPercent(1,0);PWMC1_SetDutyPercent(2,0);
PWMC1_SetDutyPercent(3,0);
}
else
//go
{PWMC1_SetDutyPercent(0,100);PWMC1_SetDutyPercent(1,0);PWMC1_SetDutyPercent(2,0);
PWMC1_SetDutyPercent(3,100);
} /* Write your code here...*/ } /* END Events */
四：总结与体会 经过两周左右的时间，我们终于完成了小车的制作和程序的编写。制作过程中，我们克服了许多困难，通过参考前人的经验，完成了小车主体的器件分布规划和焊接。期间出现了很多错误，但都被及时发现并纠正了。从中我们体会到前期规划的重要性，在焊之前考虑一下器件的焊接顺序和可能出现的问题，这样在焊的时候才会比较流畅，布线也比较清楚，查错也很容易。
编程是整个小车制作的重点，我们通过对小车电路、比赛规则、外部环境等情况的研究，编写出了相应的程序，经过几次调试最终完成了比赛用程序。通过编写程序，我们感到了DSP的功能的确很强大而且程序编写也不是很麻烦。
对于这次比赛，很感谢学校和Freescale公司给了我们参与这次比赛的机会，也很感谢实验室的学长的帮助，通过实际操作加深了我们对理论知识的理解和运用能力，相信我们的努力能使我们取得好的成绩。
五：参考书目
1.Free scale DSP实验指导书
2.DSP原理及开发技术
清华大学出版社 东雷著
