第六届华科摄像头.doc

第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛 技术报告 学校：华北科技学院 队伍名称：华科摄像头队 参赛队员： 易晶晶 谢志阳 张旭 指导老师： 苗志全 王江华 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第五届“飞思卡尔”杯全国大学生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 本智能车系统以MC9S12XS128微控制器为核心，通过摄像头检测模型车的运动位置和运动方向，用光电传感器检测模型车的速度。使用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的角度，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了调试智能车的行驶速度和稳定性，我们使用SD卡等调试手段，进行了大量的数据分析。实验结果表明，该系统设计方案可行。 关键字：MC9S12XS128、PID、SD卡目录 摘 要 3 第一章 引言 - 1 - 第二章 智能车机械设计 - 2 - 2.1 路径检测方法 - 2 - 2.2 速度控制总体方案 - 4 - 2.3 舵机控制 - 5 - 第三章 智能车机械部分 - 6 - 3.1 车模的安装 - 6 - 3.2 舵机的安装 - 7 - 3.3 摄像头的安装 - 8 - 3.4 速度传感器的安装 - 9 - 3.5 电路板的固定 - 10 - 3.6 底盘高度的调整 - 10 - 3.7 轮胎的选备 - 11 - 第四章 硬件电路设计 - 13 - 4.1 信号采集电路 - 13 - 4.2 摄像头的选择 - 14 - 4.3 信号分离电路 - 14 - 4.4 电源模块 - 15 - 4.5 驱动电路模块 - 15 - 第五章 软件系统 - 16 - 5.1 图像处理 - 16 - 5.2 数据的处理算法 - 19 - 5.3 舵机控制 - 20 - 5.4 电机控制 - 24 - 5.4.1 驱动 - 24 - 5.4.2 测速 - 24 - 5.5起跑线 - 25 - 5.6系统软件初始化 - 26 - 第六章 调试工具 - 29 - 6.1 labview与SD卡 - 29 - 6.2 串口与SD卡 - 29 - 第七章 结论 - 42 - 参考文献 - 43 - 附录 - 44 - 1.模型车系统参数统计 - 45 - 2、车模源程序代码 - 45 - 第一章 引言 全国大学生智能汽车竞赛是全国高等教育司委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能力的科技活动。该竞赛是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。在本次比赛中，本组使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采用飞思卡尔16 位微控制器MC9S12XS128作为核心控制单元， 自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，最终实现一套能够自主识别路线，并且可以实时输出车体状态的智能车控制系统。本文主要对车模整体设计思路，硬件与软件设计及车模的装配调试过程作简要的说明。 根据自动化专业教学指导分委员会与飞思卡尔公司签署的有效期为5年的飞思卡尔公司协办全国大学生智能竞赛的合作协议书，竞赛由飞思卡尔公司提供统一的标准硬软件技术平台。各参赛队以飞思卡尔HC12单片机为核心控制模块，以引导改装后的模型汽车按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。 组委会办公室技术组专家赴韩国汉阳大学交流访问，认真考察了其举办的多届智能汽车竞速比赛，在学习与总结其宝贵经验的基础上，为了保证竞赛的普及性，规定每支参赛队伍三名成员中最多只能有一名研究生参加；为了保证竞赛的公平性，制定了多种赛道方案以及体现公平、透明的比赛规则；为了进一步训练大学生的科学技术研究素质，参赛队伍除了进行现场比赛之外，还须提交技术报告，并计入竞赛总分。 为了使该竞赛向普及、健康的方向发展，成为在全国范围内大学生科技创意性的重要赛事，经自动化分教指委、飞思卡尔公司及组委会协商决定，在清华大学自动化系设立竞赛秘书处。 第二章 智能车机械设计 2.1 路径检测方法 方案一：单独采用摄像头进行路径检测。 摄像头通过面成像，可以对车前方足够的赛道信息进行采集，有利于赛车行驶时对前方赛道进行有效的预测，实现最优路径的选择。摄像头采集图像的这个优点尤其在赛车高速行驶准备入弯时表现得突出，它可以精确判断出不同的弯道从而赛车可采用不同的行驶策略