光电组河海大学常州校区海星技术报告.doc

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 河海大学常州校区 队伍名称： 海星队 参赛队员： 刘 俊 沈 赋 宋佳佳 指导教师： 张金波  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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 基于大功率红外传感器的智能车寻迹竞速系统从确定总体设计思路展开，在硬件上，本系统以Freescale公司生产的16位单片机MC9S12128为控制处理器，采用传感器对赛道信息进行实时采集，既保证了很好的前瞻性也确保了起跑线检测的精准性通过光电编码器获取小车当前速度，利用PWM控制信号实现对电机和舵机的运行管理。 在软件上、PID 摘要 III 第一章 引 言 1 1.1大赛背景 1 1.2本文结构 2 第二章 总体设计与分析 3 2.1特点分析 3 2.2识别方案的确定 3 2.3系统设计结构图 4 3.1整体设计概述 5 3.2路径识别模块 5 3.2.1传感器电路 6 3.2.2传感器分布设计 6 3.2.3传感器的安装 8 3.3电源管理模块 8 3.4电机驱动模块 10 3.5光电编码器模块 11 3.6键盘输入模块 12 3.7主控制模块 13 第四章 系统软件的设计及实现 15 4.1设计规划 15 4.1.1功能模块化 15 4.1.2流程层次化 15 4.2路径识别 16 4.2.1弯道策略分析 16 4.2.2舵机转角控制方案 17 4.2.3电机驱动控制方案 18 4.2.4激光扫描方案 18 4.2.5路况检测方案 19 4.2.6上下坡识别 19 4.3算法实现 20 4.3.1 PID控制 20 4.3.2模糊控制 21 4.3.3算法小结 22 第五章 赛车机械结构调整 23 5.1底盘离地间隙 23 5.2后轮距 23 5.3后轮差速 24 5.4齿轮传动 25 5.5舵机安装 25 第六章 开发与调试 27 6.1开发仪器 27 6.2数据发送与接收 28 6.3智能车系统调试 28 第七章 问题分析与总结 31 7.1设计中存在的问题 31 7.2总结与展望 32 参考文献 34 附录1： 模型车的主要技术参数 35 附录2： 小车程序 36 第一章 引 言 1.1大赛背景 全国大学生飞思卡尔智能汽车比赛是经全国高等教育司研究，委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办的，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。 参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分（省）赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。参赛队伍的名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间来决定，参加全国总决赛的队伍同时必须提交车膜技术报告。大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组；车模通过采集赛道图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。 车模控制电路须采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位MCU作为唯一的微控制器。同一学校同一组别不同队伍之间需要采用飞思卡尔不同系列的微控制器。飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位MPC56xx系列；8位微控制器系列（可使用2片）；16位DSC系列；16位微控制器9S12XS系列；16位微控制器9S12G系列。核心控制模块可以采用组委会推荐的K10、9S12XS128、MPC5604B，也可以选用以上所述飞思卡尔公司微控制器自制控制电路板。每台模型车的电路板中只允许使用一种型号微控制器