文档介绍：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: 大连工业大学
队伍名称: 开拓者
参赛队员: 田绍伟
李凯
于伟建
带队教师: 李宝营
祁建广
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:田绍伟
李凯
于伟建
带队教师签名:李宝营
祁建广
日期:
摘要
智能车系统以MC9S12XS128微控制器为核心,D摄像头检测跑道的路况,用编码器检测模型车的速度。使用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的角度,完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
关键字:MC9S12XS128、D
目录
摘要 3
第一章引言 1
总体方案介绍 1
章节介绍 2
第二章机械机构设计 3
车模的安装 3
伺服器的安放 4
摄像头的安放 4
PCB板的安放 6
速度传感器的安装 8
角度传感器的安放 8
第三章硬件电路的设计与实现 10
电路实现 10
最小系统板 10
电源稳压电路 11
电机驱动电路 11
信号采集模块(摄像头模块) 12
测速方案选择 12
第四章软件算法的设计 13
系统软件工作流程图 13
控制策略 14
经典PID控制算法 14
车速PID控制策略 14
路径控制策略 15
第五章开发工具及安装调试过程 16
开发工具介绍 16
第六章车模的技术参数 17
第七章结论 18
参考文献 19
附件1 系统原理图 20
附件2 程序算法 21
第一章引言
全国大学生智能汽车竞赛是受教育部高等教育司委托,由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办,旨在加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,促进高等教育教学改革。该竞赛是以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。在本次比赛中,本组使用大赛组委会统一提供的竞赛车模全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8 位、16 位微控制器作为核心控制模块,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,最终实现一套能够自主识别路线,并且可以实时输出车体状态的智能车控制系统。
本次第七届“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛与以往六届相比有了很大改变,首先在规则上摄像头组和光电组由原来寻跑道中间的单根黑线改为道路两侧的黑线,电磁组虽然还寻方波信号线,但是车模由原来四轮着地跑改为两轮着地直立行走,实现了由“猿到人”变化。本文对摄像头组车模机械结构调整、传感器电路、电机驱动电路、核心控制算法等进行了详细的说明。
总体方案介绍
根据摄像头循迹的要求,摄像头车设计包括赛车的设计和恒流源的设计。赛车共包括五大模块:摄像头传感器模块、速度传感器、MC9S12XS128模块,电机驱动模块、电源管管理模块。 所示。
总体方案框图
各个模块的作用如下所示:
1. CCD摄像头模块:在该模块中对采集到的赛道信息进行处理,并通TLC5510和LM1881进行二值化处理,将处理得到的信息传给单片机,以是单片机能预知路况,通过算法处理,去合适的的控制伺服器转动的角度和电机的转速。
2. 速度传感器:选择光电编码器,采集当前的电机速度,作为系统速度控制的反馈。同时与设置的目标速度作比较,选择合适的算法使其变化为目标速度,从而实现电机的加速减速。
:使用角度传感器,采集当前跑道与地面的角度,判断当前位置是否为坡道,将信息反馈给单片机,使其选择合适的算法,更好的平稳的过坡道。
4. MC9S12XS128模块:S12 单片机是系统的核心部分。它负责接收赛道信息数据、赛车速度等反馈信息,并对这些信息进行恰当的处理,形成合适的控制量来对伺服器与电机驱动进行控制,以控制小车的运行速度和方向。
5. 电机驱动模块:在该模块中使用了两片BTS7960桥式电路驱动电机,当接收到单片机的命令后便执行相应的操作,同时信息采集模块又采集到电机的状态信息,反馈给单片机