光电组-天津大学-天津大学光电一队技术报告

《光电组-天津大学-天津大学光电一队技术报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：天津大学队伍名称：天津大学光电一队参赛队员：孔尚萍刘帆陈步云带队教师：王建荣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九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研宄论文的规定，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:引言木文以第九届全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛为

2、背景详细介绍了智能车系统的软硬件结构和开发流程。采用1:10的仿真车模，用线性CCD来识别赛道信息，以飞思卡尔半导体公司生产的16位单片机MC9S12XS128为核心控制器，在CodeWarriorIDEv5.1开发环境巾进行软件开发，使赛车在跑道上沿着两侧黑线行驶。本文介绍了总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计、无线通信子系统设计以及系统的调试与分析。机械结构设计部分主要介绍了对车模的改进，以及摇头CCD的机械结构。硬件电路设计部分主要介绍了智能车的硬件电路设计，包括原理图和PCB设计。软件设计方面，主要介绍了摇头

3、驼机的控制原理和电机的P1D控制策略。为了直观显示赛车在赛道上高速前进过程中的某些关键参数，我们在调试的过程中利用无线通信模块实现将关键参数传回PC的过程，使得赛车在行驶过程中的状态清晰可见，便于调试。关键词：飞思卡尔杯智能车；线性CCD;摇头驼机；PID控制目录m第一章方案设计1.1系统总体方案的选定1.2系统总体方案的设计第二章智能车机械结构调整与优化..2.1智能车车体机械建模2.2智能车前轮定位的调整2.2.1主销后倾角2.2.2主销内倾角2.2.3车轮外倾角2.2.4前轮前束2.3智能车转向机构调整优化2.4智能车后轮减

4、速齿轮机构调整......2.5摇头舵机机械结构的调整第三章电路设计说明3.1主控板的设计3.1.1电源管理模块3.1.2电机驱动模块3.1.3主控板设计3.1.4接口模块3.2智能车传感器模块设计3.2.1光电传感器的原理4.1光感器的路径精确识别技术124.1.1光电传感器路径识别算法124.2山••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••134.3弯道策略制定14第五章开发工具、制作、安装、调试过程说明16

5、第六章模型车的主要技术参数说明176.1智能车外形参数176.2

6、Ll口3••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1第七章总结18参考文献附录：程序源代码I第一章方案设计1.1系统总体方案的选定通过学习竞赛规则和往届竞赛相关技术资料了解到，路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，因此确定路径识别模块的类型是决定智能车总体方案的关键。而A前能够用于智能车辆路径识别的

7、传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。在比较了两种传感器优劣之后，考虑到光电传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的CCD传感器，和信通过选用CCD传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，CCD传感器还是可以极好的控制效果的。但在反复测试中，发现CCD传感器前瞻有限，高速时无法实现好的

8、控制效果，故加装摇头舵机间接达到前瞻变大的效果。1.2系统总体方案的设计本队智能车整体设计方案为，采用双线性CCD（—固定、一摇头）采集赛道图像，CCD输出的模拟量传输至MC9S12XS128微控制器，微控制器使用自带AD转换模块将模拟量数据转换为数字量并进行处理，提取出赛道类型及边界信总，输出控制信号至转向舵机、摇头舵机和电机控制车模完成转向和加减速工作。车模的行驶速度为闭环控制，在行驶过程中通过光电编码器来检测车速，使用MC9S12XS128微控制器采集光电编码器的脉冲并对其进行累加以获得车模的行驶速度。车模电机采用PID控制

9、，通过PWM控制驱动电路调整电机的功率；而车速的目标值由阁像处理结果进行控制。转向舵机和摇头舵机均采用PD控制;车模的工作原理阁如下阁所示。根据以上系统方案设计，赛车共包括七大模块:MC9S12xsl28主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块