“飞思卡尔”

鱼一条

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第1章　绪论

1.1　论文研究的背景

闭环控制是自动控制论的一个基本概念，也称反馈控制，在日常生活的各种控制实例中有具体的表现方式，比如常用交通工具中电车的速度控制，汽车的速度控制，冰箱的温度调节等，其中采用闭环控制方案对直流电机进行调速是生产生活中最常见的一种闭环控制实例。在工业自动化飞速发展的今天，利用高性能单片机来完成对仪器设备的自动化控制是其中最重要的一个环节。本文研究对象是基于Freescale单片机的移动小车控制系统设计，涉及到对直流电机的速度控制，倒车防撞报警器设计，LCD（Liquid Crystal Display）显示等功能，既应用了本科阶段所学的电路基础知识、自动控制理论知识，又充分利用了Freescale单片机的高性能与可靠性。

1.1.1　速度闭环控制系统

随着工业自动化以及电子信息技术和自动控制技术的不断发展，电机的种类不断增加，性能也更加出色。以电机为动力的车辆的自动化程度也越来越高，对车辆自动化程度的要求也越来越高，电车近几十年来发展十分迅速，直流电机电瓶车的速度控制水平也得到了极大的提高。转速控制作为电机控制中最关键的部分，具体反映到电车就是在车体速度控制上，而速度闭环控制作为重要的控制方式，得到了最广泛的应用。

直流电机速度闭环控制系统包括以下内容：

（1）直流电机在接到起动电压后起动；

（2）转速达到预设速度后，利用PWM脉宽调制电路产生方波，并通过单片机设定占空比，达到无级调速；

（3）采用直流电机反接制动原理来调速，在增量PID控制算法下达到稳定转速的效果。

速度闭环控制系统硬件组成：

（1）PWM脉宽调制电路
    （2）测速装置（电压输出型光电码盘）

（3）动力装置（直流电机）

（4）直流电机驱动器

1.1.2　超声波倒车防撞系统

改革开放以后，我国经济快速发展，汽车的拥有量大大增加，一些大中型城市交通拥挤，导致交通事故频发。安全驾驶逐渐成为大家关注的焦点，倒车防撞系统的需求非常迫切，因此对其进行设计生产显得非常重要。此倒车防撞系统利用了超声波的特点和优点，将超声波测距和飞思卡尔单片机结合为一体，设计出一种基于MC9S12DG128B单片机的超声波倒车防撞报警系统。

1、超声波测距模块

在本系统中，超声波模块的主要任务是：通过单片机产生40KHz的脉冲，来激发发射探头发出超声波，接收探头接收到超声波后反馈给单片机一段脉冲。单片机定时器记录发射跟接收的40KHz脉冲的时间，算出时间间隔，然后通过编程算法计算出距离。

2、防撞报警系统

本系统采用LED发光二极管作为报警器。在车体逐渐逼近障碍物的过程中，通过编程使单片机引脚产生一定频率的脉冲，驱动发光二极管。当倒车时候，如果逼近障碍物，则发光二极管闪烁频率会加快，进而判定有障碍物，达到防撞报警的作用。

1.1.3　LCD液晶显示系统