上海电力学院电自一队智能汽车竞赛技术报告

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1、第一章引言4第一章整体智能车设计思路52.1智能车硬件结构52.1智能车软件设计思想6第三草机械结构设汁83.1车模组裝U改造83.2光屯传感器屯路板的安装93.3编码器的安装103.4电路板的固定与安装12第四章硬件电路模块设计134.1路径识别模块134.2电源管理模块144.3电机驱动模块154.4测速功能模块164.5主板整体电路图17第五章智能车软件设计185.1开发软件介绍185.2程序主要算法介绍18第六章结论20参考文献21源程序：22第一章引言本智能车以飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128B为核心控制器，利用红外传感器釆集路况信息，配合传感器、电机

2、、舵机、电池等组成的驱动电路进行信息处理，以达到路径识別的目的，控制模型车高速稳定地在跑道上行驶。在这届智能车比赛屮，大赛规则要求赛车能够在完成比赛之后自动停止在起跑线之后三米范围内，赛道的起跑线标志参数也进行了修改，便于参赛车模对于终点线的识别，主要增加了起跑横线与中心线的间隙。所以这次比赛中我们增加起始点的识别控制算法。硬件电路部分主要采用MC33886模块稳定、有力地驱动直流电动机和舵机。所选用的低压差电源管理芯片TPS7350和MAX734，可使在7.2伏电池供电的条件下为系统的各功能模块提供了稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供了有力的保证。测速部分采用光电编

3、码器完成对速度的及吋测量和反馈。软件系统部分主要包括以下与路径识别系统相关模块的算法：（1）红外传感器采集数据的处理模块算法；（2）速度反馈以及用PID算法实现对即时速度的调节模块；（3）舵机调节模块算法；（4）基于上述三个模块的路径识别算法；（5）相应的调试函数。木系统利用开发工具CodeWarrior进行编程开发，用BDM进行程序不载，利用串口传输的数裾进行在线调试。这些工具的使用，使得软件的设计编程和调试工作得到了保证。通过一系列的调试，木系统基木实现了路径识别的功能，在实际的测试中,小车也比较好的完成循线行驶的任务。第二章整体智能车设计思路2.1智能车硬件结构本智能车采

4、用MC9S12XS128单片机为主控制器，以及辅助电路，利用红外传感器采集赛道信息。然后利用适合的算法进行控制赛车沿。硬件结构包括智能车的机械结构与电路设计制版与安装。2.1.1机械结构本部分包拈车模组装，前轮定位调整，后轮差速调整，速度检测编码器的安装，舵机安装，舵机输出臂的制作与安装前光电板的安装等。2.1.2电路设计、制板与安装本部分包拈整车供电的电源管理电路设计，电机的驱动电路设计，与单片机的各个接口电路的连接设计，各个电路布局与制版以及在智能车上的安装。我们考虑损坏后的可更换性，采用主办方提供的芯片主板与自己设计的外围电路板通过32芯双排插针进行衔接。光电传感器与控制

5、主板之问用插接件与排线进行连接。2.2智能车软件设计思想对于智能车来说，控制算法是其核心部分，相当于人的思维，负责按预先定好的流程处理传感器采集过来的数据。首先，赛车通过光电传感器采集过来的数据进行道路判断，提取赛道的黑线位置，通过PWM波脉宽的控制，控制舵机的转向；其次，利用光电编码器负责采集电机的转速，可以得到赛车的实时速度，再结合小车当前的位置状况，利用PWM波脉宽的控制来控制电机的速度何刹车力度，以形成速度闭环控制。第三，黑线的提取方法采用循环扫描的控制，通过光电传感器获取赛道的黑白线的电压信号，经硬件处理获得高低电平信号，低电平对应的即为黑线位置。第叫，程序设计流程结

6、构如下：丌始单JV机初始化，舵机电机初始化sz开中断进入FOR循环FOR循环结來结柬由经验得到，在组装过程屮，不但要注意模型车的组装顺序，而且由于模型车零部件较小，组装过程中要防止零部件滑落和丢失。特别是，由于模型车上的大部分零部件材质均为塑料，在拧螺丝以及对零件进行加工时耍格外的小心，以免损坏。2、前轮定位调整在调试屮我们发现，模型车过弯时，转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。为了尽可能降低转向舵机负载，我们对前轮定位进行了调整。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮定位参数主要包括：主销后倾角、主销

7、A）倾角、前轮外倾角和前轮前束

8、

9、81。主销后倾角是主销轴线与地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。主销内倾角是主销轴线与地面垂直线在汽车横向断面内的火角。前轮外倾角是汽车横向平而与车轮平而的交线与地而垂线之间的夹角。在一般情况下，主销后倾角为0-3度，主销内倾角为0-10度，前轮外倾角为0度或者1度。在本模型中，后倾角过大会使得模型车转向沉重，从而使驼机转向存在严重的滞后，故在模型车屮将主销后倾角调整为0度；主销闪倾角过大不仅会使得转向变得沉重，还将加速轮胎的磨损，因此将主销内倾角控制在5度以内；前轮外倾角和前轮前束分别设为0