四川大学1技术报告最终版.doc

第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛 技 术 报 告 附件B 智能移动小车的开发与研制 学校： 四 川 大 学 队伍名称： 四川大学1队 参赛队员： 杨承凯、钟鹏、陈果 带队教师： 杨 刚  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第一届“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： 杨承凯 钟鹏 陈果 带队教师签名： 杨刚 日 期： 2006-8-5  目录 第一章 前言 1 第二章 模型车设计制作的主要思路以及实现的技术方案概要说明 2 2.1 检测机构 2 2.1.1 普通红外对管 2 2.1.2 带调制红外传感器 2 2.1.3 CCD图像传感器 3 2.2 控制算法 3 第三章 模型车机械部分安装及改造、传感器的设计安装、系统电路板的固定及连接等 4 3.1 机械改动及电路板安装 4 3.2 线阵CCD图像传感器的设计 4 3.3 速度检测传感器 7 第四章 电路设计说明 8 第五章 HS12控制软件主要理论、算法说明及代码设计介绍等 10 5.1 模糊控制器的基本结构 10 5.1.1 模糊集合的隶属函数 11 5.1.2 论域 11 5.1.3 模糊推理 11 第六章 开发工具、制作、安装、调试过程说明 19 第七章 模型车的主要技术参数说明 20 结论 21 参考文献 22 附录A：源代码 I 附录B：智能移动小车的开发与研制 I 第一章 前言 本智能车采用了红外光电开关作为速度检测单元，线阵CCD图像传感器作为引导线检测单元，模糊控制作为主要控制算法。红外光电开关发出的红外线受安装在驱动电机转轴上的扇页片切割，通过其两次跳变信号的时间间隔即可计算出车轮转速；CCD的驱动信号由外部独立数字电路产生，输出信号由放大比较电路处理后将空间上引导线的位置映射为时间上相应时刻的脉冲信号，MCU只需要向CCD发出帧同步信号然后检测输出脉冲发生的时间便可以判断出引导线的位置，软件消耗极小；模糊控制器以CCD视觉中心偏离引导线的误差和误差变化率作为输入量，以舵机转向角作为输出量，输入隶属函数采用三角形法，输出隶属函数采用脉冲法，由人的驾驶经验和智能车实际运行情况得到模糊规则，采用MAX-MIN推理法则得到输出语言，通过重心法计算出转向角。 报告的第一部分介绍模型车设计制作的主要思路以及实现的技术方案； 第二部分介绍模型车的机械改装、电路板固定和传感器的设计； 第三部分介绍模型车主控板的电路设计说明； 第四部分介绍模糊控制的主要理论、算法说明和代码设计介绍； 第五部分介绍开发工具、制作、安装、调试过程说明； 第六部分介绍模型车的主要技术参数； 第七部分是对设计的总结。 第二章 模型车设计制作的主要思路以及实现的技术方案概要说明 智能车是一个集光、机、电于一体的综合性系统，主要包括执行机构、检测机构和控制器，系统结构如图2.1。执行机构由大赛统一规定，本设计未做任何改装，现主要考虑的是检测机构和控制算法。 图2.1 2.1 检测机构 检测白色背景上黑线的方法很多，主要分为普通红外对管，带调制红外传感器，CCD图像检测等。 2.1.1 普通红外对管 普通红外对管使用简单、反应快、信号稳定、灵敏度好，在智能车前方安装一排这种对管可以较好的检测到地面上的引导线，但其检测距离近，一般有效距离为5mm-20mm，不能探测到前方赛道信息，在小车高速时通过这种方式检测到赛道变化再做出反应一般来不及，很容易冲出赛道，本设计中没有采用此方案。 2.1.2 带调制红外传感器 普通红外对管经过调制（调制频率一般为40K）后可以探测到更远的距离，但要求反射面垂直，智能车检测赛道时射线是倾斜反射的，探测距离大打折扣，不过仍然能达到30cm左右，本设计曾采用过此方案，实测中发现调制后不同对管之间容易产生干扰，若采用时分方式总体采样率又太低，故放弃了此方案。 2.1.3 CCD图像传感器 CCD图像传感器分为线阵和面阵两种，由于智能小车只需要检测黑线的位置，可以不需要面信息，选用了线阵CCD比较合适。CCD图像传感器优点在于可以稳定的检测到较远距离的赛道信息（一般在30cm以上），并且检测分辨率高，帧采样频率也较高（100HZ以上），不过使用复杂，一般需要占用较多的MCU处理时间，并且需要稳定的环境光。考虑到比赛场地在室内，光线比较均匀，受环境光影响的这一缺