智能电动车联网系统硬件模块的研究与设计.docxVIP

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智能电动车联网系统硬件模块的研究与设计

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摘要：本课题选用飞思卡尔（Freescale）半导体公司推出的Kinetis系列微控制器K60为核心控制器，该系列芯片具有很好的数据处理能力以及丰富的外设资源。在硬件方面再配以摄像头，无线模块等，使得我的硬件设计简单，集成性好，工作稳定，操作方便，容易实现；在软件方面从数据的采集，处理，PID控制方法等方面详细阐述了该智能电动小车的原理和设计思想，再通过无线技术，传输采集的数据，在上位机上时时的显示赛道的信息，让人直观的看到车辆行驶的状况。这些方法体现了该智能电动小车硬件设计的合理性等优点。

关键词：飞思卡尔单片机；摄像头；控制算法；上位机

引言

在今天的社会生活中，车辆与我们息息相关，然而车辆发展到现在还不是很完备，特别是在智能化、节能环保以及安全性等方面，这是由于在智能，环保，安全上并没有很好地解决好这些问题，从而导致交通越来越拥堵、环境污染越来越严重，重大交通事故越来越多等问题[1]。智能电动联网汽车可以减少交通事故，可以减少环境污染；可以让汽车采集路况信息并将信息传送给城市交通指挥中心，从而可以选择最佳的行车路线，进而有效避免交通拥堵。这样在道路上，即使没有信号灯，汽车也可以保持高速的行车速度，路上也不会有堵塞，事故的现象，从而解决城市交通问题及环境污染问题。

1实际应用的五点总结

因为传感技术，无线通信技术和GPS技术在现阶段已将各自发展的相对成熟，那么在未来的汽车交通中可以试着结合这几种技术，这样就可以全方位，多层次的建立车辆之间的联系。这种综合的技术将被主要应用在如下几个方面：

1.1交通事故的急救

当大型事故发生时或者特殊事件时，车辆就会自动开启车载系统发射求救信号，通过车载无线通信系统发出求救信息给通信中心工作人员，工作人员可以利用GPS技术对事故地点进行精确的定位，并及时作出最优的救援方案，并且在救援与车内人员进行沟通，稳定车内人员的情绪，减少他们精神，生命，财产的损失[2]。

1.2出行自动导航

还可以根据司机目的地和实时路况信息，最快到达目的地的路径，甚至为出租车司机寻找最有可能少走路线多载乘客的路线。很多国际大型汽车公司都已经开始了实验：日本丰田与2009年引入一个G-Book智能副驾系统，美国通用汽车2009年将凯迪拉克和别克等车型上使用nStar技术，福特，日产等汽车企业相继发布了网络中心车载平台。在未来的道路上我们将会看到老人，小孩，残疾人，盲人都可以随心所欲的驾驶着自己的汽车，人类社会将变得更加和谐美好[3]。

1.3交通管理

将先进的信息分析技术，传感技术，无线通讯技术，自动控制技术以及计算机网络技术等有效地集成，运用于整个交通管理，从而在交通上全方位发挥作用的，准确高效的运输和管理[4]。

1.4缓解驾驶疲劳

车联网技术的未来，红绿灯将不会出现在城市交通，交通拥堵，交通事故和停车难都将得到有效的解决。现如今驾驶者在驾驶过程中极度的紧张了和疲劳，这种技术可以让驾驶者不必考虑交通的路况，尽情的享受车外的美景。

1.5用于协助驾驶

利用车辆与公路的通讯设施之间进行传感和通信，例如车辆发生交通事故、汽车在郊外抛锚、道路紧急情况以及无法预测的危险等，通过车联网可以提前告知将要经过发生交通事故路段的驾驶者，这有利于驾驶者及时的更改线路，缩短行程的时间，同时也有利于道路的畅通，而且这些还有助于驾驶者把注意力放在安全上，保持车距，提高安全性。另一方面路况信息及时的进行车与车之间的通信可以方便与很多驾驶者，就能有效缓解交通拥堵[5]。同时，智能停车场管理也可引入协助驾驶技术，例如车主驾驶到一个从未来过的地方，就可能造成车主找不到停车的地方，此时就可通过车联网或者车与车之间的通信进行有哪些信誉好的足球投注网站，找到合适的停车位，使行程更加方便，快捷，美好。

2系统方案设计

本课题设计主要研究基于飞思卡尔半导体公司生产的MK60DN512为核心控制模块，通过OV7725，CMOS摄像头对小车行驶的赛道进行数据采集，使用硬件模拟比较器对采集回来的数据进行二值化处理还原真实图像，找到赛道俩边的黑线，计算赛道的中心线位置；通过安装在车轮上的欧姆龙编码器检测获得小车的行驶时速度，使用PID控制算法和PD控制算法分别调节电机的转速和舵机的转向角度，从而实现了对小车运动速度的PID控制和运动方向的PD控制。并且通过无线传输将赛道的信息，智能车的位置，速度，舵机转角等参数时时的显示在上位机上，以便数据共享。为车联网做好准备[6]。

3硬件方案设计

本设计的核心板选用的是飞思卡尔的核心板K60，经摄像头OV7725采集回来赛道信息，再硬件二值化处理，DMA传输到处理器，对数据进行分析处理，判断赛道是直道还是弯道，如果是