连大天驭队技术报告

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1、第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：大连大学队伍名称：连大天驭参赛队员：唐飞云王才华杨峰带队教师：陈波汪祖民III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四届“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：带队教师签名：日期：III目录第

2、一章引言11.1智能车制作情况概述11.2内容安排1第二章总体设计思路3第三章智能车机械安装及调整53.1传感器的选择与布局53.2舵机的安装63.3测速传感器的安装。63.4机械调整及其重心调整83.5模型车主要技术参数9第四章智能车硬件电路设计114.1电源模块：124.2路径识别单元124.3车速检测模块134.4电机系统驱动模块14第五章软件设计175.1路径的检测195.2转角的控制195.3车速的控制20第六章总结23参考文献25附录A程序代码27III第一章引言1.1智能车制作情况

3、概述全国大学生智能汽车竞赛是一个涉及控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。该比赛让各参赛队伍在同一平台公平竞技，体现了学校及学生的各方面综合能力，培养了在校大学生的动手能力及团队协作精神。经过几个月的努力，我们不断学习、总结前几届的比赛经验，同时参考各个学校优秀队伍的技术报告及各类专业书籍，在以前的基础上不断改进车模的硬件结构及不断创新和完善软件控制方案，最后，我们使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的16位微控制器MC9S12DG

4、128B单片机作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，完成了智能车的制作和调试。1.2内容安排本报告共分为五个部分：第一部分为总体设计思路（第二章）；第二部分主要介绍了智能车机械设计与安装（第三章）；第三部分主要介绍了智能车硬件电路设计（第四章）；第四部分为智能车软件设计部分（第五章）；第五部分总结车模存在的问题和进一步解决的方向（第六章）。III第二章总体设计思路智能小车系统由HCS12微控制器、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、舵机控制单元和直流驱动电机控制单元组成。本系统以

5、飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12DG128B为控制核心，并采用CodeWarrior软件、超级串口调试软件及BDM作为调试工具。车模、电池部分由大赛组委会统一提供。小车主要包括硬件电路和软件控制两大部分，硬件电路我们力求在稳定检测的基础上提高前瞻距离，同时提高舵机响应速度，而软件控制我们主要研究信号采集，舵机算法，路径识别和电机系统控制。路径检测模块：这个模块相当于“车的眼睛”，可以说路径检测的好坏直接影响你的控制策略和小车是否能稳定快速的按照规定完成赛道。现在常用的方案有CCD摄像头寻

6、迹和光电传感器寻迹两种方案。我们采用红外检测方式，这种检测方式更容易处理检测数据，而且处理速度也快。测速模块：测速方法主要有霍尔集成传感器、断续式光电开关和编码器三种方法，考虑到测速精度及车模成本，我们主要采用断续式光电开关来采集速度信息。电机系统控制：电机是模型车的核心部件，分为舵机和驱动电机，可想而知对电机的控制非常重要，要做到足够精确。在舵机控制策略上我们采用模糊查表法来对舵机进行控制；而速度我们采用PID算法来控制，它能让模型车在行驶过程中更稳和更快。模型车的整个制作和安装过程遵循尽可能

7、地减轻车子重量和合理安装各个模块这两个宗旨。我们小车系统主要由路径识别模块、MCU模块、直流伺服电机驱动模块和车速检测模块、电源模块这五部分组成，在电路板的设计上，我们利用ProtelDXP进行PCB设计，在确定方案绝对可行的情况后去电路板制作工厂制作了电路板，大大减少了模型车的制作和调试周期，而且，电路板的稳定性也有了大大的提高，并且使使车体结构紧凑又牢固而且外形美观。III第三章智能车机械安装及调整第三章智能车机械安装及调整3.1传感器的选择与布局寻迹传感器用来检测道路的信息，相当于人的眼睛

8、，其前瞻和检测精度决定了小车的过弯性能和速度。在前期，我们开始试验用激光管来代替传统的光电管，由于激光管对其驱动电路要求比较精确，且管的排布、高度和角度的确定都比较麻烦，加上时间比较紧迫，所以我们最后就采用红外光电传感器寻迹方案，即路径识别电路由一系列发光二极管、接收三极管组成，由于赛道中存在轨迹指示黑线，落在黑线区域内的光电二极管接收到的反射光线强度与白色的赛道不同，由此判断行车的方向。该方案中，要考虑到光电传感器的排列方法、个数、彼此之间的间隔和控制算法。在排布方式上我们选择了一字形排布方式