东华大学一队技术报告

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1、第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校：东华大学队伍名称：东华大学一队参赛队员：董宗祥、何晴、孙佳新带队教师：孙培德、郑建立LV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三届“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：LV目录第一章引言1第二章模型车设计方案22.1设计要求2

2、2.2总体方案22.3模型车实现的技术方案概要说明32.3.1传感器设计方案32.3.2控制算法设计方案3第三章模型车硬件部分安装53.1传感器的设计安装53.2光电编码器的安装53.3系统电路板的固定与连接6第四章电路设计说明74.1电源模块设计74.2传感器电路设计84.3电机驱动电路设计94.4控制模块设计10第五章控制算法11第六章安装与调试12第七章模型车的主要技术参数说明14第八章总结15参考文献I附件程序源代码IILV第一章引言本文详细介绍了我们为第三届全国智能车大赛而准备的智能车系统方案。该系统以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG12

3、8作为系统控制处理器，采用光电传感器对赛道信息进行采集，反馈回给电机和舵机。通过光电编码器获取小车速度，进行速度反馈处理，并且利用增量式PID控制方式作为了最终的选择。文中还介绍赛车传感器布置及安装方法，电路设计、PID控制算法。并介绍了赛车的安装和调试过程。本文共八章。其中第一章为引言部分。第二章简单介绍模型车设计制作的主要思路以及实现的基本技术方案。第三章介绍模型车的硬件部分安装。包括传感器的设计安装、光电编码器的安装、系统电路板的固定及连接等。第四章对电路设计进行了说明。包括电源模块的设计，赛车传感器电路的设计，列出两种方案，包括选型、排布等。还

4、介绍了电机驱动电路的设计，将四片MC33886并联使用。第五章对智能车的控制算法进行说明，主要介绍了增量式PID控制算法对模型车方向和速度的控制。第六章为模型车的安装与调试部分，介绍了模型车的静态和动态两种调试方法。第七章列出了模型车的主要技术参数。第八章对全文作出概括总结。LV第二章模型车设计第二章模型车设计方案智能汽车比赛以快速平稳地完成赛程为目标，要求赛车能够快速准确地检测跑道路径，及时做出合理的控制并迅速执行。在设计和制作过程中必须保证硬件和软件两方面都能达到快速、稳定的目标。硬件是智能车运行的基础，我们通过部件的合理布局和连接，使车体结构稳定

5、可靠、适合赛道特点。硬件电路设计和制作都强调可靠性设计，确保电路在任何可能出现的环境下稳定运行。传感器使用的是调制信号，并采用各种方法努力提高传感器的抗干扰能力。这些都为智能车提供了较好的硬件平台。与硬件设计一样，软件设计着重考虑了容错性。软件运行的关键步骤都加入了容错处理，加强操作的交互性，使操作者能够了解当前的系统运行状态并做出相应的调整。另外智能车控制算法采用了PID算法，很好地提升了智能车运行的快速性和稳定性。2.1设计要求在比赛中，要求所设计的智能小车具有自动寻迹的功能，能在指定跑道上高速，稳定地运行。跑道为黑白两色，其背景色为白色，跑道中央

6、有一条黑线作为小车行进的依据。要求设计的小车是要能沿黑线的正常行驶，并在此基础上，尽量提高小车行驶速度。当小车在某一时刻读不到黑线时，能通过算法，重新寻找到黑线。2.2总体方案LV第二章模型车设计本智能车系统采用飞思卡尔公司提供的16位单片机MC9S12DG128作为核心控制单元；以反射式红外光电管作为传感器组，检测赛道黑线、采集黑线信号；根据采集到的信号，通过软件对小车行进路线进行控制调节，由PWM发生模块发出PWM波，分别对舵机和电机进行控制，实现智能车的转向前进和制动。采用增量式PID控制算法分别控制舵机的PWM波占空比和电机驱动的PWM波占空比

7、，控制小车转向和速度。小车的后轮上安装了光电编码器，作为速度反馈。整个系统的概念模型如图2.1所示。图2.1智能车整体概念模型2.3模型车实现的技术方案概要说明2.3.1传感器设计方案使用光电传感器来采集路面信息。使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况的检测。在本次比赛中，赛道只有黑白两种颜色，小车只要能区分黑白两色就可以采集到准确的路面信息。虽然红外传感器也有器缺点，如：抗干扰能力较差，背景光源、器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。这些可以通过硬

8、件电路设计和软件的算法滤除。2.3.2控制算法设计方案在小车的运行中，主要有方向和速度的控制，