飞思卡尔 北京科技大学 摄像头组一队.pdf

第九届全国大学生“飞思卡尔”杯 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：北京科技大学 队伍名称：北京科技大学摄像头组一队 参赛队员：刁靖东 樊 斌 刘 日 带队教师：刘 立 杨 珏 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于 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 本文设计的智能车系统以MK60N512VMD100 微控制器为核心控制单元，通过 CMOS 摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引 导线，用于赛道识别；通过陀螺仪和加速度计检测直立车倾角信息；通过光电编码 器检测模型车的实时速度，使用PID 控制算法调节驱动左右电机的转速，实现了对 直立模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，使 用C#、MFC 上位机、SD 卡模块、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测 试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。 关键字：MK60N512VMD100，CMOS，PID，C#，SD 卡，直立 目录 引 言6 第一章 系统总体设计7 系统概述7 整车布局8 第二章 机械结构设计与优化9 2.1 自平衡车机械结构布局分析9 2.2 传感器的设计安装9 2.2.1 摄像头的安装 10 2.2.2 速度传感器的安装 10 2.2.3 车模角度传感器 11 2.3 系统电路板的固定及连接 11 2.3.1 电路板的安装 11 2.3.2 电池安放 11 2.4 其他机械结构的调整 11 2.5 车模重心 12 2.5 总结 12 第三章 硬件电路设计与优化13 3.1 硬件方案设计 13 3.2 传感器选择 14 3.2.1 摄像头选择 14 3.2.2 陀螺仪和加速度计选择 15 3.2.3 编码器选择 16 3.3 电路模块实现 17 3.3.1 电源管理模块 17 3.3.2 电机驱动模块 18 3.3.3 视频处理模块21 3.3.4 接口及外接模块22 第四章 软件程序设计与优化25 4.1 赛道中心线提取及优化处理25 4.1.1 原始图像的特点25 4.1.2 赛道边沿提取26 4.1.3 图像校正29 4.1.4 推算中心30 4.1.5 路径选择32 4.2 折点求取原理简介33 4.3 PID 控制34 4.3.1 直立控制34