[信息与通信]武汉科技大学首安三队技术报告第四届

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1、武汉科技大学首安三队第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校：武汉科技大学队伍名称：武科大首安三队参赛队员：陈虎钱来宋利伟带队教师：章政，廖宇峰武汉科技大学首安三队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：

2、日期：武汉科技大学首安三队目录第一章引言1第二章智能车机械安装22.1传感器的选择与布局22.2舵机的安装32.3测速传感器的安装42.4后轮驱动和差速机构调整52.5底盘高度调整5第三章智能车硬件电路设计63.1控制芯片MC9S12DG128B电路设计63.1.1晶振及锁相环63.1.2复位电路73.1.3I/O口分配73.2电源管理单元83.3路径识别单元93.4车速检测模块103.5加速度传感器模块……………………………………………………………………...3.6舵机控制单元113.7直流驱动电机控制单元21第四章智能

3、车软件设计134.1路径的检测154.2转角的控制154.3车速的控制164.3.1模糊控制设定速度164.3.2PID控制调整速度18第五章智能车技术参数说明19第六章总结20参考文献20附录A程序代码I武汉科技大学首安三队第一章引言智能小车系统由HCS12微控制器、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、加速度传感器模块、舵机控制单元和直流驱动电机控制单元组成。本系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12DG128为控制核心，并采用CodeWarrior软件、串口调试助手及BDM作为调试工具。运用反射式红外传感器

4、进行道路信息采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速。舵机控制主要采用PWM信号开环控制,而速度控制方面，由模糊控制来设定速度，PID控制来调整速度。通过将总线频率超频到32M来更快更准确地进行控制。各个部分经过MCU的协调处理，能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑过弯和减小路程的效果。本报告分为六个章节：第一章为引言介绍；第二章主要介绍了智能车机械设计与安装；第三章主要介绍了智能车硬件电路设计；第四章为智能车软件设计；第五章为智能车技术参数说明；第六章为总结。武汉科技大

5、学首安三队第二章智能车机械安装2.1传感器的选择与布局寻迹传感器用来检测道路的信息，相当于人的眼镜，其前瞻和检测精度决定了小车的过弯性能和速度。寻迹传感器的布局常见的有以下几种方案方案一：一字形布局反射式光电传感器在小车前方一字形简单排布。在一字形中传感器的间隔有均匀布局和非均匀布局两种方式，均匀布局不利于弯道信息的准确采集，通常采取的是非均匀布局。非均匀布局这种方案信息检测相对连贯，准确，使控制程序算法简单，小车运行连贯，稳定。方案二：八字形布局八字形布局从横向来看与一字形类似，但它增加了纵向的特性，从而具有了一定的前瞻

6、性。将中间两传感器进行前置的主要目的在于能够早一步了到车前方是否为直道，从而可以进行加速。值得一提的是，由于纵向的排列不一致，就比一字形增加了多传感器同时感应的可能性(一字形只可能是所有传感器同时感应，而八字形则可能出现几个传感器同时感应的现象)。方案三：活动式传感器布局前面两种方案都是固定的布局方式，使传感器对赛道有一定的依赖。在这个方案中，传感器的位置是可以在一定范围内灵活排布的。这种方案的布局思路是传感器在安装板上的位置是可调的，先将传感器排布成为矩形点阵，根据不同的赛道情况而灵活地作出调整，就可以设计出不同的布局方

7、式而适应不同的赛道。这样对不同赛道有更强的适应性。但这种方案可调性大，临时调节较难，其次机械设计中体积较大，增加了小车的重量，不利于加减速。在比较了以上几个方案后，我们选择了一字形排布方式。本系统采用双排非均匀排布红外传感器探测路面信号。下面一排用来检测起跑线，离地面较近，选择的灵敏度高的接收管。上面一排用于检测赛道信息，离地面较远，所以选择的抗干扰能力强的接收管。上排9组光电管呈一字型排列，考虑到弧度信息采集的连贯性，非均匀布局的理论依据是等角度分布原则，即先确定一合适的定点，从顶点依次等角度画射线，射线与传感器水平线相

8、交的位置即为传感器的位置。这种方案信息检测相对连贯，准确，使控制程序算法简单，小车运行连贯，稳定。为了获得尽武汉科技大学首安三队量大的前瞻，将光电管架在约18cm的高度，以45°的角度射向地面，这样前瞻可达29cm，可以让系统对赛道信息提前获取并更快更好地做出决策，从而更容易弯道提前减速，直道提前加速并