电磁引导运动系统设计.doc

摘要：近年来随着智能控制技术的成熟，其已广泛应用到生活中的各个方面，电磁引导运动系统就是单片机智能控制技术和电磁感应技术的良好结合，本文全面的介绍了一种电磁引导运动系统的设计。

电磁引导运动系统的设计主要分为机械结构、硬件电路、软件算法三个部分。本系统以1:16的小车车模为载体，核心控制器采用飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128，由电磁传感器采集100mA  20KHZ的引导信号，运用加权平均值算法对五个传感器信号进行归一处理，然后使用PD控制算法控制舵机完成转弯功能；以编码器返回值为电机速度反馈，运用PID控制算法对电机实施闭环控制，达到调速目的，舵机和电机控制有效结合，使系统精准、快速的完成对电磁信号的跟踪。

 本系统在设计调试过程中，通过查阅大量的资料和多次试验，最终确定了现有的各个模块方案和软件算法参数，所涉及的引导系统精度高、适应性强，具有较强的应用推广价值。

关键字： 电磁引导 ；传感器；PID控制算法

目录

摘要

ABSTRACT

1. 引言-1

1.1设计背景及整体方案-1

1.2章节安排-1

2. 背景知识-3

2.1电磁学基本理论-3

2.2智能车技术-6

2.3主控制器简介-6

2.3.1 MC9S12XS128芯片简介-6

2.3.2主控各个模块简介-7

3. 机械结构设计及调整-8

3.1传感器系统设计-8

3.1.1传感器支架设计-8

3.1.2传感器分布设计-9

3.2 舵机的安装-10

3.3 系统重心的调整-10

3.4 差速结构的调整-11

4. 系统硬件电路设计-12

4.1主控制器模块设计-13

4.1.1复位电路设计-13

4.1.2晶振电路设计-13

4.1.3 调试接口BDM设计-14

4.1.4 最小系统电路设计-14

4.2 电磁检测模块设计-15

4.2.1放大芯片LM358简介-15

4.2.2 传感器放大检波电路设计-16

4.3 电源模块设计-17

4.3.1  6V稳压电路设计-18

4.3.2  5V稳压电路设计-18

4.4电机驱动模块设计-18

4.4.1 BTS7970简介-18

4.4.2 驱动电路设计-19

4.5 测速模块电路设计-20

4.5.1 测速模块简介-20

4.5.2测速模块电路设计-21

4.6 小结-21

5. 系统软件设计-22

5.1系统软件总体设计-22

5.2 初始化软件设计-22

5.2.1主控芯片锁相环初始化-22

5.2.2模数转换模块（ATD）初始化-23

5.2.3串行通信模块（SCI）初始化-24

5.2.4 PWM模块初始化-24

5.3 传感器方案设计及路径识别算法-26

5.4 速度控制算法与方向控制策略-28

5.4.1方向控制代码实现-29

5.4.2 速度控制算法-29

5.5 小结-32

6. 开发与调试-33

6.1 开发环境-33

6.2  BDM调试器-34

6.2.1 Hiwave 初始参数设置-34

6.2.2 程序下载-35

6.2.3 程序调试-35

7. 总结-36

致谢-37

附录-35

附录A 部分源程序-35

附录B 系统PCB图-46

附录C 实物图-47