参赛学生需在所提供车模的基础上，自行设计硬件电路、软件及控制算法，制造出一辆能自主识别赛道信息的智能小车。行驶完规定赛道一圈所花时间最短者获胜。

1。4  本文主要研究内容

本文内容安排如下：

第一章，引言。本章主要介绍课题研究背景、自平衡车的国内外发展现状以及恩智浦杯智能车竞赛。

第二章，电磁导引自平衡车控制系统总体设计。本章根据比赛规则对电磁导引自平衡车控制系统进行需求分析，确定系统总体框架，分析其基本工作原理，并对每个模块进行说明。

第三章，电磁导引自平衡车控制系统硬件电路原理图设计。本章主要介绍电磁导引自平衡车各个模块电路的设计与其工作原理，并对主要芯片根据需求进行选型，并绘制出相应的原理图。

第四章，电磁导引自平衡车控制系统硬件电路 设计。本章对 设计流程和布线规则进行说明，并详细介绍了电磁导引自平衡车各模块 板的设计。

第五章，电磁导引自平衡车机械结构改造及组装。本章主要对车模及电机参数进行分析并选择，通过对车模的改造以及连接件的设计，对各电路板及相关组件进行组装。

第六章，系统调试。本章主要介绍各分模块的调试情况，并对整个电磁导引自平衡车控制系统进行系统联调。

2  电磁导引自平衡车控制系统总体设计

2。1  系统需求分析论文网

在本届“恩智浦”杯智能车竞赛中，电磁组为直立车型，采用双电机后轮驱动，要求在行走过程中保持车模姿态直立，只允许两个后轮接触赛道；比赛赛道为一个封闭曲线赛道，在赛道中心线上铺设通有频率为20kHz，幅度为 交变电流的漆包线，且赛道中有如图2。1所示的赛道元素。比赛中，小车要求能自主识别赛道行驶一周，且最终能停在停车区，时间较短者获胜。

            （a）直线道路                           （b）曲线弯道

             （c）十字交叉路口                        (d)不对称坡道

图2。1  智能车行驶环境中存在的元素

通过对比赛规则的分析，得出，自平衡车系统需要实现以下几个功能：

（1）对路径正确的识别，能检测到所遇到的所有赛道元素；

（2）主控制器能控制电机转速；

（3）智能车能在自平衡的状态跑完全程；

（4）传感器能将速度、姿态信息反馈到主控芯片中；

（5）有调试模块，可进行人机交互。

2。2  系统总体框架设计

根据上述分析，可得出系统的总体框架，将系统分成最小系统模块、电源模块、路径识别模块、起止线检测模块、姿态检测模块、速度检测模块、电机驱动模块以及辅助调试模块。各个模块在微处理器控制下独立运行，相互不影响。系统总体框架如图2。2所示。

图2。2  系统总体框架

（1）最小系统模块：该模块是整个自平衡车的核心，其中有外部时钟电路、滤波电路、复位电路及 下载电路[15]。该模块将电磁传感器、姿态传感器、编码器中传来的信息进行整合处理，得到赛道信息，给驱动模块发送驱动信号[16]。使智能小车在赛道上能正确行驶。

（2）电源模块：该模块需对大赛提供的 镍镉电池的电压进行处理，将其转换成所需要的+5V和+3。3V。本设计方案中分别使用 、 以及 芯片进行降压处理。