全国智能汽车大赛-恩智浦杯-韶关学院-双车追逐组.docx

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摘要

本文介绍了韶关学院双子星队为参加第十一届“恩智浦”杯智能车赛而设计的摄像头双车智能车的设计原理及制作、调试过程。该设计以MK60DN512VLL10微控制器为核心，通过数字摄像头检测赛道信息，提取赛道两边黑色引导线，用于赛道识别，并利用超声波及红外传感器获取两车距离，以此为依据介绍获取智能车与赛道状态信息的方法，以及对信息的传输、处理，最终通过有效信息采用PID理论控制智能车的舵机转向和电机速度。文中介绍了设计中的硬件电路：单片机最小系统、电源模块、驱动模块、传感器模块等；同时介绍了相关算法的原理、软件编写及调试手段。最后对车模存在的问题及改进思路进行了分析、改进和展望。

关键词：智能车，数字摄像头，PID控制，MK60DN512VLL10，无线通讯，双车

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章 引言 1

第二章 智能车系统总体设计方案 2

2.1智能车机械结构整体设计方案 2

2.2智能车硬件电路整体设计方案 3

2.3智能车软件整体设计方案 4

第三章 机械设计制作 5

3.1智能汽车传感器的安装 5

3.1.1测速编码器的安装5

3.1.2摄像头的安装6

3.1.3超声波红外测距模块的安装6

3.2车模机械结构的调整与改装 7

3.2.1电路板及电池的安装 7

3.2.2舵机伺服器的调整 8

3.2.3主销后倾 8

3.2.4主销内倾 9

3.3小结 9

第四章 硬件电路设计 10

4.1单片机最小系统 10

4.2电源模块设计 10

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4.3驱动电路设计 11

第五章 软件系统设计 13

5.1赛道信息提取 13

5.1.1原始图像矫正13

5.1.2特殊赛道元素识别14

5.2两车距离获取16

5..3转向舵机控制 17

5.2.1PID控制原理 17

5.2.2转向舵机控制实现 19

5.4速度控制 19

第六章 开发环境和调试方法 20

6.1开发环境 20

6.2液晶屏，按键，拨码开关调试 20

6.3蓝牙及虚拟示波器调试 21

第七章 总结与展望 22

参考文献 I23

附录程序源代码 24

第二章

第二章智能车系统总体设计方案

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第一章引言

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引言

全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓

励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励创新的一项科技竞赛活动。竞赛要求在规定

的汽车模型平台上，使用恩智浦半导体公司的微控制器作为核心控制模块，

通过增加道路传感器、电机驱动模块以及编写相应控制程序，制作完成一个能

够自主识别道路的模型汽车。参赛队员的目标是模型汽车需要按照规则以最短

时间完成单圈赛道。

在本次比赛中，我们组使用大赛组委会统一提供的竞赛车C车模，采用飞思卡尔32位微控制器MK60DN256ZVLL10作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，融合摄像头图像采集处理、超声波红外测距采集和计算、电机驱动和舵机转向输出，最终实现一套能够自主识别路线控制系统。

在制作小车的过程中，我们对小车的整体构架进行了深入的研究，分别在机械结构、硬件和软件上都进行过改进硬件上主要是考虑并实践各种传感器的布局，改进驱动电路，软件上先后进行了几次大改，小车的寻线方式采用适应性较强的优化的位置加权的方法。控制算法上，从PID到Bang-Bang,再到模糊PID都进行了一些研究。

在这份报告中，我们主要通过对整体方案、机械、硬件、算法等方面的介绍，详细阐述我队在此次智能汽车竞赛中的思想和创新。具体表现在电路的创新设计、算法以及辅助调试模块等方面的创新。在准备比赛的过程中，我队队员查阅了大量的专业资料，反复地调试汽车模型的各项参数。所有队员都为此次智能汽车竞赛付出了艰苦的努力。

第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

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第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

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智能车系统总体设计方案

智能车作为一个整体系统，包括机械、电路硬件、软件三个主要部分，三部分互相联系，相互影响。对这三个部分统筹设计是贯穿始终的原则，机械部分设计将决定智能车能力的最终极限