第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛-华东理工Suprise队技术报告（摄像头）.docx

第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车邀请赛技 术 报 告学 校：华东理工大学队伍名称：Suprise参赛队员：张泽瀚 徐林 赵钟带队教师：凌志浩 杜红彬 论文使用授权的说明 本人完全了解第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期： 摘 要本智能车以飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128B为核心控制器，利用CMOS视频传感器采集路况信息，配合传感器、电机、舵机、电池等组成的驱动电路进行信息处理，以达到路径识别的目的，控制模型车高速稳定地在跑道上行驶。硬件电路部分主要采用BTS构成的H桥电路驱动直流电动机和舵机。所选电压稳压芯片29302和LM2940，可使在7.2-8.3伏电池供电的条件下为系统的各功能模块提供稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供了有力的保证。测速部分采用正交编码器和分频电路完成对速度的测量和反馈。软件系统部分主要包括以下与路径识别系统相关模块的算法：(1)CMOS视频传感器采集数据的处理模块算法；(2)速度反馈以及用PID算法实现对即时速度的调节模块；(3)舵机调节模块算法；(4)基于上述三个模块的路径识别算法和起始线识别算法；(5)相应的调试函数。本系统利用开发工具CodeWarrior进行编程开发，用BDM进行程序下载，利用串口传输的数据进行在线调试。这些工具的使用，使得软件的设计编程和调试工作得到了保证。通过一系列的调试，本系统基本实现了路径识别的功能，在实际的测试中，小车也比较好的完成循线行驶的任务。关键字：智能车，路径识别，PID，CMOS视频传感器，PWM目 录摘 要IV第一章 引言1第二章 总体方案概要说明22.1 设计思想22.2 传感器的选择2第三章 机械部分设计43.1 CMOS传感器的安装43.2 CMOS传感器支架结构53.3测速模块的安装53.4舵机的安装63.5前轮倾角的调整73.6 底盘高度和重心的调整83.7 齿轮传动机构及后轮差速的调整8第四章 系统硬件设计84.1系统硬件总体结构94.2电源管理模块设计104.3直流电机驱动电路114.4转速测量电路11第五章 软件设计135.1系统软件总体结构135.2初始化模块145.2.1时钟初始化145.2.2串口初始化145.2.3 PWM初始化155.3 路径识别原理及实现165.3.1 路径信息采集处理方法165.3.2 舵机转向控制算法195.3.3 直流电机的控制算法20第六章 开发工具及制作调试过程226.1 开发工具226.2 制作调试过程22第七章 结论237.1模型车的主要技术参数说明237.2 总结23参考文献24附录A：程序源代码I第一章 引言随着现代科技的飞速发展，人们对智能化的要求已越来越高，而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业，汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。同时，汽车生产商推出越来越智能的汽车，来满足各种各样的市场需求。第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛就是在这个背景下举行的。大赛组委会为各支参赛队伍提供智能车车模、MC9S12XS128开发板、可充电镉镍电池组和舵机。参赛队伍需要学习并应用嵌入式软件开发工具Codewarrior进行在线开发和调试。这个大赛的综合性很强，涵盖了控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技创意性比赛[1]。参赛队员需要在了解上述多学科知识的基础上，利用Codewarrior软件编程控制智能车对路径信息进行采集和处理，识别当前路径状况，进而控制舵机转相应的角度，驱动电机以合适的速度在跑道上行进。本队制作的智能车以16位单片机MC9S12XS128B为控制系统核心，利用CMOS视频传感器采集路径信息，经过系统处理，识别当前路径情况，做出判断决策，从而给出相应的PWM信号，通过BTS构成的H桥电路驱动直流电机以合适的速度行驶，同时，控制舵机转出相应的角度。本文先从总体上介绍了智能车的设计思想和方案论证，然后分别从机械、硬件、软件等方面的设计进行论述，重点介绍了芯片的选择和路径识别的方法，接着描述了智能车的制作及调试过程，其中包含本队在制作和调试过程中遇到的问题及其解决方法。第二章 总体方案概要说明2.1 设计思想智能车主要由三个方面组成：检测系统，控制决策系统，动力系统。其中检测系统主要有两个选择：红外反射式红外传感器和CMOS视频传感器。控制决策系统采用大赛组委会提供的16位单片机MC9S12XS128作为主控芯片，动