光电组 河联合大学轻工学院光电1队技术报告.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：河北联合大学轻工学院 队伍名称：光电1队 参赛队员：李帅 彭超星 王波 带队教师：许金钢 吴宝江 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：李帅 彭超星 王波 带队教师签名：许金钢 吴宝江 日 期：2012-08-03摘要 本文以第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛为背景，着重研究了智能小车控制系统的软、硬件结构及设计开发过程。智能车核心控制器采用飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAA高性能16位单片机，单片机开发平台为CodeWarrior IDE 5.0 for XS128，车模采用大赛组委会统一规定的由北京科宇通博科技有限公司生产的B型车模。 本文介绍了智能小车控制系统的软件和硬件设计及全部开发过程。整个系统包含了对车模机械的改造和设计、硬件电路的设计和试验、程序算法的制定和优化等方面。车模传感器部分由上、下两排激光传感器构成，上排激光传感器为八字双摇头作为主循迹传感器，下排激光传感器为弧形用于辅助上坡和识别起跑线。智能车以MC9S12XS128MAA 作为核心控制器实现对上、下排传感器的切换控制。整个系统利用上、下排激光管反射回来的激光强弱判断是白色跑道区域还是黑线，然后将其所采集的信号转换为高低电平传送给主控芯片，测速方面采用一个500线增量式光电编码器来实时反馈脉冲，利用单片机的脉冲累加器采集实时速度。最后主控芯片MC9S12XS128综合激光采集的路面信息和编码器采集的速度信息，利用PID 算法实现上排摇头舵机的转角控制、转向舵机的转角控制及电机的调速控制。经实际场地测试，该系统可以很好的适应大、小“S”弯，发卡弯，“十”字交叉，大回环，坡道等不同类型的赛道。 关键词：飞思卡尔智能车，MC9S12XS128MAA单片机，激光传感器，双摇头舵机，光电增量式编码器，PID算法 目录 摘要 I 目录 II 第一章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 模型车设计主要思路 1 第二章 机械结构调整与传感器结构布置 3 2.1 引言 3 2.2 机械结构调整 3 2.2.1 前轮倾角调整 3 2.2.2 模型车底盘调整 4 2.3 激光管的布局与安装 5 2.3.1 辅助激光传感器的布局与安装 5 2.3.2 主激光传感器的布局与安装 6 2.4 电路板及其他硬件的安装 7 2.4.1 前轮舵机的安装 7 2.4.2 前轮舵机力臂设计与安装 8 2.4.3 光电编码器的安装 8 2.4.4 系统主板的安装 9 2.5 本章小结 9 第三章 硬件电路的设计制作 11 3.1 引言 11 3.2 单片机最小系统的设计 11 3.3 电源电路的设计 12 3.3.1 整体设计 12 3.3.2 单片机最小系统稳压电路 13 3.3.3 双摇头激光传感器、下排激光传感器稳压电路 14 3.3.4 电源电路设计注意事项 14 3.4 电机驱动电路设计 14 3.5 激光传感器电路设计 16 3.5.1 激光传感器调制发射电路 16 3.5.2 激光传感器接收电路 17 3.5.3 电路设计注意事项 18 3.6 测速模块电路的设计 18 3.7 本章小结 19 第四章 控制程序的设计 20 4.1 引言 20 4.2 主程序设计 20 4.2.1 主程序结构 20 4.2.2 主程序运行 21 4.3 循迹子程序 21 4.3.1 赛道类型的识别 21 4.3.2 赛道信息的提取和转换 24 4.4 随动舵机的控制程序设计 25 4.5 转向舵机的控制程序的设计 26 4.6 速度控制子程序设计 26 4.6.1 速度采集程序的设计 26 4.6.2 速度控制程序设计 27 4.7 本章小结 28 第五章 开发工具及模型车调试过程 29 5.1 引言 29 5.2 智能车软件编写、编译和调试环境 29 5.2.1 工程的创建 29 5.2.2 BDM调试 31 5.3 本章小结 32 第六章 车模主要技术参数说明 33 6.1 车模主要参数 33 6.2 机械部分其它参数 33 6.3 电路中芯片的种类及数量 34 6.4 其它技术参数 34 6.5 设计过程中用到的主要软件工具 34 第七章 总结与展望 35 7.1 特色与创新总结 35 7.2 缺点与不足总结 36 致谢 37 参考文献 38 附录A 部分程序源代码 39  第一