湖北汽车工业学院科技学院-独眼龙30技术报告

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1、第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：湖北汽车工业学院科技学院队伍名称：独眼龙3.0参赛队员：赵汉钰张俊哲牛海龙带队教师：白帆吴振浩36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：赵汉钰、牛海龙、张俊哲带队教师签名：白帆、吴振浩日期：2011年8月10日36目录第一章引言1第二章总体方案

2、分析和设计22.1总体设计方案2第三章模型车整车结构设计与调校53.1车体的整体参数53.2主电路板安装63.3转向舵机机械结构的设计与安装63.4其他机械模块调整7第四章系统电路设计84.1MC9S12XS128单片机功能概述84.2MC9S12XS128控制器最小系统接口电路104.2.1时钟电路设计104.2.2XS12单片机系统滤波电路设计114.2.3单片机电源电路设计124.2.4片机复位电路的设计144.2.5BDM接口电路设计164.2.6RS232串行通讯电路设计174.2.7XS12单片机的运行模式184.3电源模块194.4CCD路径识别传感器电路设计214.4.1C

3、CD传感器的工作原理及特性214.4.2CCD路径识别传感器电路224.5车速传感器电路244.6电机驱动电路244.7四位七段数码管接口电路26第五章软件设计275.1软件设计总体流程275.2系统初始化设置285.3路径识别传感器信号采集处理285.4转向控制策略295.5车速控制策略295.5.1模拟PID控制原理305.5.2增量式PID控制原理31第六章开发与调试336.1软件开发平台CodeWarriorIDE336.2在线编程软件设计与应用346.3串口调试软件应用346.4PID参数调节界面356.5测试赛道366.6数据分析36第七章结论37参考文献38附录：程序源代码3

4、936第一章引言本设计通过对国内外各种自动循迹智能小车的控制方案进行比较和分析之后，自主设计了控制方案，完成了系统设计。我们首先学习并掌握MC9S12DP256单片机的工作原理和实际应用，同时制作智能车的硬件设计，如传感器设计布局和支架设计、转速传感器设计、转向舵机设计等；制作智能车的电路设计，如电源模块设计、电机驱动设计、传感器电路设计、转速传感器电路设计等；紧接着对小车各模块编译程序并调试，整合后实现智能车沿黑色引导线稳定行驶；然后通过大量的测试，分析小车在测试跑道上的运行姿态，完成各种任务算法的软件调试，并不断的优化、改进硬件部分，使小车保持良好的状态。在参阅大量的文献，涉猎控制、模

5、式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，我们小组最终完成了参赛小车的设计。这份报告中，我们通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现在电路的创新设计，以及算法方面的独特想法。本文主要对以下几个方面做研究：首先，介绍了研究背景、比赛规则和设计构思。阐述了控制系统的资源配置、资源需求与分配和核心处理器的寄存器，MC9S12单片机寄存器资源。相比于其它类型的单片机，16位的MC9S12的功能更加强大，功能引脚较多，能够很好地满足智能车控制系统的需要。其次，设计了智能车控制系统的硬件电路，包括各个模块的电路设计方案以及相关电路。采用的

6、方案以MC9S12单片机为核心，包括总体控制系统的设计，各部件需要的供电电源设计，传感器电路设计，速度检测电路的设计等。然后，进行了软件和算法的设计。根据传感器采集的道路信息，经处理分析之后，控制转角和速度。实现智能汽车快速的完成赛道。最后，阐述了赛车机械结构调整，主要是调节车的重心、前轮、后轮、舵机，使智能车在高速行走时，更加稳定。36第二章总体方案分析和设计2.1总体设计方案根据大赛要求，系统采用Freescale16位微控制器MC9S12DP256作为核心控制单元，为便于安装、调整，并减轻整车质量，我们重新设计了系统主板电路。路径模块设计采用CCD传感器，用于路径识别、起跑线识别和车

7、速变换策略。车速控制采用PID调速控制反馈信号，由安装在电机输出轴的车速传感器提供。小车整体布局如图2.1所示。小车控制系统主要由以下各功能模块组成如图2.2所示。图2.1小车整体布局小车控制系统主要由以下各功能模块组成如图2.2所示。36电池(7.2V)线性稳压器(7.2V-5V)驱动电机单片机外围电路MC9S12DP256CCD传感器信号调理电路车速传感器传感器调理信号转向舵机控制模块驱动电机控制模块转向舵机DC-D