华南理工大学华队技术报告.docVIP

第三届全国大学生“飞思卡尔”杯 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 华南理工大学 队伍名称： 飞华 参赛队员：林焕新，陈易厅、苏文有 带队教师： 陈安  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第三届全国大学生“飞思卡尔”杯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：   目 录 第一章 引 言 1 第二章 智能小车整体结构设计 3 第三章 智能小车硬件方案设计 4 3.1 系统总体结构 4 3.2 MC9S12DG128单片机简介 4 3.3 图像处理模块 6 3.4 电机驱动模块 6 3.5 车速检测模块 7 第四章 智能小车软件设计 8 4.1 图像处理程序 9 4.2 控制算法设计 9 第五章 智能小车机械结构改装 11 5.1 小车前轮的安装 11 5.2 舵机的安装 11 5.3 模型车技术参数统计 11 第六章 总结与展望 12 参考文献 13 第一章 引 言 本文为第二届全国大学生“飞思卡尔”智能汽车邀请赛的技术报告。该邀请赛的规则是参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模，采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128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，完成智能车工程制作及调试，最后在未知的跑道上进行速度竞赛。 由于智能车需要对赛道进行即时辨识，所以，必需采用传感器来感知道路信息。目前比较常用的路径识别传感器有红外发射接收管和图像传感器。鉴于图像传感器所能获得的信息比较丰富，所以我们选择了CCD的图像传感器。 下文以智能小车的设计为主线，包括小车的整体构架设计、软硬件设计，以及机械结构改装等，共分为六章。其中，第一章为引言部分；第二章主要介绍了小车的总体方案的选取；第三章详细介绍了系统各部分的硬件设计；第四章介绍了系统的软件实现，主要包括图像处理部分和控制部分的算法；第五章描述了小车机械改造。第六章总结了我们在这次比赛过程中得到的心得和体会。 第二章 智能小车整体结构设计 本小车控制系统大致为：首先通过图像传感器采集图像信息、单片机对采集回来的图像进行处理获取图像特征、把获取到的信息作为模糊控制器的输入、从模糊控制器中得出舵机和电机速度的给定值，再由底层的控制算法作为对舵机和电机的直接控制。 图 2.1 智能车系统结构框图 其中图像处理、模糊控制器、速度控制器为单片机的软件控制部分，CCD图像传感器和速度编码器为传感器部分，电机和舵机为被控对象 第三章 智能小车硬件方案设计 3.1 系统总体结构 硬件电路设计是智能巡线机器人的基础，其设计的好坏，不仅直接影响到巡线机器人功能的实现与否，而且对软件系统的设计也起着决定性的作用。一种好的硬件电路设计方案，可以说对整个装置的设计有着事半功倍的效果。 硬件电路设计至少应包括有以下四个部分: l)单片机DG128最小系统。 2)道路检测电路。用于完成赛道中心引导线，主要包括红外检测和图像检 测两种方式，这里采用图像检测方式。 3)舵机以及直流电机控制电路。对模型车上的舵机和后轮电机的进行驱动， 控制赛车的方向和速度。 4)电源电路。为各个模块提供电源。 3.2 MC9S12DG128单片机简介 MC9S12DG128微控制器[9-10]是Motorola公司HCS12系列16位单片机中的一种，其内部结构主要由单片机基本部分和CAN功能块部分组成，基本结构包括：16位中央处理器单元 HCS12（CPU）、2个异步串行通信口SCI、2个同步串行通信口SPI，8通道输入捕捉/输出比较定时器，1个8通道脉宽调制模块以及49个独立数字I/O口（其中20个具有外部中断及唤醒功能），在片内还拥有128KB的Flash EEPROM，8KB的RAM和2KB的EEPROM，CAN功能块由包括两个兼容CAN2.0A/B协议的MSCAN控制器组成。这些丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ECU对各种数据的处理、CAN网络数据的发送和接收要求，芯片集成了两个MSCAN12模块，能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。MC9S12DG128拥有完整的16位数据通道，然而，为了适应低成本应用，其外部数据总线也能配制成8位宽度模式。同时，由于HCS12包含片