DSP汽车自动驾驶机器人控制系统硬件设计+PCB电路图

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摘要汽车试验用驾驶机器人是用于汽车道路工况试验和在转鼓试验台上进行的汽车驾驶操纵性、经济性、动力性、耐久性、排放性能等试验的汽车驾驶机器人。该机器人可以对汽车换挡手柄、油门、离合器和制动踏板等进行协调操作，从而达到替代人类驾驶员驾驶汽车进行试验的目的。60946

本文根据相关资料，完成了驾驶机器人的控制系统硬件设计以及示教自学习系统。首先完成驾驶机器人控制系统总体设计，确定了上位机使用工控机，下位机DSP的控制方案。然后完成了主要硬件的选型，包括工控机的选择，DSP芯片介绍，主要传感器的选型，直线步进电机的选型和控制方案，最后完成了包括数据采集系统，电机控制系统，上下位机接口，示教盒系统的硬件设计电路原理图的PCB板图。

毕业论文关键词：自动驾驶控制系统 DXP 硬件设计

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Hardware design of the car autonomous robot control system

Abstract Use auto test driving the robot is used for test and vehicle road on the drum test bench for vehicle driving maneuverability, economy, power performance, durability and emissions performance test of the vehicle driving robots. The robot can shift on car handle, pedal, clutch and brake pedal to coordinate operations, so as to achieve instead of human driver driving a car the purpose of the experiment.

According to relevant data, this paper finished driving the robot control system hardware design and the teaching learning system. First finish driving robot control system overall design, make sure the PC using industrial PC and lower machine control scheme of DSP. And then completed the main hardware selection, including the selection of industrial computer, DSP chip is introduced, the main sensor selection, selection and control scheme of the linear stepper motor, the last completed including the data acquisition system, motor control system, upper and lower place machine interface, the hardware design of a teaching box system schematic circuit diagram of PCB figure.

Keywords： Automated driving control system DXP hardware design

1 绪论 1

1.1 课题背景及研究的目的和意义 1

1.2 驾驶机器人的国内外研究现状 2

1.3 驾驶机器人控制系统的国内外研究现状 5

1.3 本毕业设计课题任务的内容和要求 6

1.4 本章小结 6

2 驾驶机器人控制系统总体设计 7

2.1 引言 7

2.2 汽车驾驶机器人控制系统结构设计 7

2.3 驾驶机器人检测控制系统 8

2.4 本课题控制方案的实现 9

2.5 本章小结 11

3 驾驶机器人控制系统硬件选型 12

3.1 引言 12

3.2 工业控制计算机 12

3.3 TMS320F2812芯片简介 13

3.4 主要传感器选型 14

3.5 电机的选择和电机控制方式的选择 14

3.6 本章小结 15

4 驾驶机器人控制系统硬件设计 16

4.1 引言 16

4.2 数据采集系统 16

4.3 电机运动控制系统硬件设计 18

4.4 上下位机通讯接口设计 19

4.5 示教盒硬件设计 20

4.6 PCB板图 22

4.7 本章小结 22

结论 23

致谢 24

参考文献 25

1 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

汽车驾驶机器人是在底盘测功机的汽车试验中代替驾驶员进行操作的工业机器人，它具有工作准确、速度快、耐久性好、重复性精度高等优点。近年来，汽车保有量快速增长，导致汽车排放尾气中的有害物质所造成的污染问题逐渐凸显。为此，国家颁布并实施了严格的汽车排放标准以限制尾气中有害物质的含量。GB18352-2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中针对污染控制装置的耐久性试验——V 型试验，有如下要求：汽车应在底盘测功机或跑道、道路上进行 80000km 的耐久性试验；耐久性试验行驶程序表由 11 个循环组成，每个循环的行驶里程为 6km；在前 9 个循环中，车辆在每一个循环过程中，应停车 4 次，每一次发动机怠速 15s；第10 个循环，车辆应在 89km/h 等速下运行；第 11 个循环，车辆开始从停止点以最大加速度加速到 113km/h，到该循环里程一半(3km)时正常使用制动器，将车速降为零，随之15s 的怠速，然后第二次以最大加速度加速。上述标准要求的试验时间长，循环车速频繁变换，必须不断地进行汽车的加速、稳速、减速和换挡，而且速度的变化和行驶的路程存在约束关系。根据法规的规定，汽车排放耐久性试验[1]可以在室内底盘测功机或室外跑道上进行，目前我国对汽车进行排放耐久性试验除了几个大的汽车制造厂商和机动车检测中心外基本上都是在汽车试验场的跑道上进行，采用这种试验方法需要投入大量的人力物力和财力，试验时间长，而且试验受天气以及人为因素的影响，试验数据的客观性、准确度和重复性均难以控制，使得排放法规难以执行，因此发达国家都研制排放耐久性试验系统在室内进行试验。美国福特公司就有排放耐久性试验系统 32 台之多，而我国由于目前只有少数整车制造厂商从国外进口汽车排放耐久性试验室内试验装置，大部分汽车制造商只能在汽车试验场的跑道上进行试验。由于这些试验的环境比较恶劣，有些动作重复，单调，枯燥，而且次数要达到上千次上万次，人类驾驶员容易疲劳，并且容易出错。同时在试验过程中汽车排出的尾气，设备发出的噪声，环境温度的变化，对驾驶员均有一定的伤害。而且在道路上进行有试验周期长，试验数据不容易采集的缺点。因此，为保证试验精确高效、客观真实、并具有可重复性，就需要开发专用的驾驶机器人。