基于ccd图像传感器的智能车控制系统的设计

《基于ccd图像传感器的智能车控制系统的设计》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、第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件B基于CCD图像传感器的智能车控制系统的设计学校：哈尔滨工程大学队伍名称：极品飞车2号参赛队员：尹继超裴志谭园华带队教师：管凤旭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二届“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

2、教师签名：日期：XIV目录引言1第一章模型车设计制作的主要思路31.1模型车控制与驱动单元31.2模型车的循迹方式选择及其原理5第二章模型车机械设计72.1模型车技术参数72.2技术参数说明8第三章外围电路设计93.1LM1881视频信号分离电路93.2二值化比较电路93.3电机驱动电路的设计10第四章HCS12控制软件设计114.1主程序说明114.2PWM舵机控制说明11第五章制作调试155.1用CodeWarrior集成环境进行开发和调试155.2实地调试15结论17参考文献18附录A程序源代码II附录B研究论

3、文VIIIXIV引言本报告是为参加“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛而撰写的技术报告，系统的介绍了哈尔滨工程大学“极品飞车2号”智能寻线小车的开发研制过程。采取比较成熟的技术，配合创新的设计方案，通过实际试验表明模型车取得了比较理想的效果。模型车以比赛组委会提供的MC9S12DG128单片机作为主控单元。为了控制模型车的驱动电机、前轮转向舵机，本设计使用了MC9S12DG128单片机的PWM模块。鉴于CCD传感器在采集路面信息的快速性、超前性及与单片机接口的方便性等方面表现出的卓越性能，因而选择它作为模型车的路径

4、识别传感器。本报告的第一章简单介绍了模型车设计制作的主要思路，为后续章节的展开提供了理论框架。第二章叙述了模型车的主要技术参数。第三章具体设计了模型车系统的外围电路，并对其功能进行了详细描述。第四章结合硬件结构阐述了HCS12控制软件工作原理。第五章按照模型车的开发研制过程详细描述了具体的调试过程、在调试过程中遇到的问题及解决问题的方法。XIV第一章模型车设计制作的主要思路第一章模型车设计制作的主要思路模型车采用飞思卡尔公司提供的16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元，采用CCD摄像头作为图像传感器对地

5、面信息进行检测，配合单片机完成对小车的控制。外围电路分为视频信号的分离、摄像头升压和电动机及舵机驱动等部分。1.1模型车控制与驱动单元模型车的核心控制单元是飞思卡尔公司提供的MC9S12DG128单片机(图1.1)。MC9S12系列单片机是以速度更快的CPU12内核为核心的单片机系列，片内有较大的RAM、Flash空间，一般无需扩展外部RAM和外部的Flash。MC9S12DG128单片机采用5V供电，总线速度25MHz，有丰富的I/O模块和工业控制专用的通信模块。图1.1MC9S12DG128单片机模型车驱动电机和

6、转向舵机都是由大赛组委会统一发放的，分别为深圳市高翔电机有限公司的RS-380SH型直流电机和SRM-102转向舵机。为进行测速，采用光电码盘作为速度传感器。由于CCD摄像头(图1.2)、转向舵机、光电码盘和单片机等共同由一节电池供电，因而采用DC-DC集成升压模块和两种高性能的三端稳压器为其供电：B0512D-2W(5V-12V)-----CCD摄像头LM2940CT（5V）-----单片机、速度传感器LM7806（6V）-----转向舵机XIV第一章模型车设计制作的主要思路采用电机驱动芯片MC33886来驱动电机

7、，通过改变单片机输入到MC33886中的PWM波的占空比，来改变对电机供电的电压的大小，进而可以控制电机的转速。电机控制采用数字PID算法，通过整定参数，使电机的响应达到最佳的速度和精度。PID控制的基本思想是对误差进行比例积分微分运算，实现对系统的基本控制。离散后的PID用误差积累加和代替积分，用两次误差的差分代替微分。当采样周期很小时，可以近似的认为系统为连续系统。通过整定三种运算的增益来调整电机系统的响应速度和调量大小。在设计过程中，可以通过向IN1和IN2口发出PWM波，进而控制电机的正转和反转。在模型车在直

8、道行驶的时候，可以通过电机正转的使其加速；当模型车行驶到弯道时，利用反转PWM波来控制电机减速。模型车是通过舵机控制前轮的转向来实现转弯的。由单片机的I/O口根据不同CCD传感器传回的信号，经过分析处理后输出一系列不同脉冲宽度的波（PWM波）来控制舵机旋转的角度。舵机的旋转角度与给定信号正脉冲的宽度相对应，1ms—2ms的脉冲对应着舵机的左30