（全国大学生智能汽车竞赛技术报告）山东大学(威海)i-speed队

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1、第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告基于ARM处理器的摄像头导航智能车设计学校：山东大学（威海）队伍名称：I-Speed参赛队员：朱陈奕张俊雷妤航带队教师：王小利董晓舟第全国人学生御能汽乍邀请赛技术报告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十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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E思卡尔半导休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屮。参赛队员签名：带队教师签名：FI

2、期：目录第一•章弓

3、言4第二章智能车系统总体设计52.1智能车系统陋52.2智能车的实际系统5第三章机械设计63.1智能车C做整桂架63.2舵机的安装方案73.3编码器的安装方案73.4摄像头的选择、安固定83.5红外接收模块的安装83.6重心位置8第四章电路系统设计及实现94.1硬件电路设计方案94.2电路板设计94.2.1单片小系统板104.2.3舵机电路设计124.2.4rtWL驱动模块设计12第五章智能车软件设计基础及功能实现155.1软件整体构架图155.2图像处理165.2.1原始图像的特点165.2.2中心线提取165.3舵机控制195.4驱动电

4、启［^1。控制205.4.1经典PID控制算法介绍205.4.2位置式PID215.4.3增量式PTD225.4.4PID整定方法235.4.5帧控制方法23第六章智能车开发调试工具介绍256.1开好具256.2MATLAB25第七章结论27参考文献28附录：源餅28第十M全国大学生智能汽午邀请赛技术报告第一章引言本文以第十届“飞思卡尔”杯全国犬学生智能汽车竞赛为背景，详细地阐述了我们为此次比赛设计制作智能车的过程，其中包括对硬件系统、机械架构、软件算法的设计开发过程以及我们的创新。涉及了控制、电路、电气、机械、车辆的多方面的学科知识。本智能车系统以飞思卡尔3

5、2位微控制器MKL26Z256VLL4作为核心，以脉宽调制（PWM）控制方式控制直流电机和转向舵机，完成了车模自动识别路线，稳定平滑行驶。几个月的努力使得我们在制作和调试中不断的完善电路硬件、机械结构，同吋设计理念的不断提高，控制算法的不断完善,使智能车获得了更好的综合性能,将在后文中阐述。这次的比赛对我们的知识融合和动手能力的提高都冇极人的推动作用，让我们学会如何高效进行团队合作。感谢一直以來给予我们鼓励和帮助的辅导老师，以及一起并肩备战的队友们！第二章智能车系统总体设计2.1智能车系统概述在本系统中我们采用飞思卡尔32位控制芯片MKL26Z256VLL4作

6、为核心控制单元。通过3.3V稳压屯路提供ov7725工作，是的图像传感器能够获取赛道图像信息，然后将得到的模拟信号进行硬件二值化，将二值化的图像信息输入到单片机，获得中断信号和图像信息；通过光电编码器來检测车速，并采用单片机的输入捕捉功能进行脉冲计算获得速度；转向舵机采用PID控制；驱动电机采用鲁棒控制，通过PWM控制驱动电路调整电机的功率;而车速的目标值rfl默认值、运行安全方案和基于图像处理的优化策略进行综合控制。根据智能车系统的基本要求，我们设计了系统结构图，如图2.1所示。在满足比赛耍求的情况下，力求系统简单高效，因而在设计过程中尽量简化硬件结构，减少

7、因駛件而出现的问题。2.2智能车的实际系统图2.1整车布局图第三章机械设计在一个完整的智能车系统中，机械结构是一切硕件和软件的基础。整个小车的运行，不光要保证电路鹰眼的平稳和软件算法的优化，整个车的机械结构也起着至关重要的作用。根据组委会的和关规定，今年摄像头组的比赛车模为C型车模。多余不同的车模，调整方式也必然会不一样。C车模相对来说有很多优势，首先是底盘为塑料材质，方便打孔而对底盘的韧性造成的影响较小，其次是区别于B性车模单电机机械差速的驱动系统，C型车模采取双电机的形式，注定了要采取软件茅速的驱动控制。在考虑车模能够平稳运行的情况下和允许范围内尽量改造车

8、模，提高车模的整体精度和稳定性。本章将主要介绍智能汽车车模的结构和调整方案。（1）电池放在车了后面，有利于重心分布和增加后轮的摩擦力。（2）舵机竖直放置，加长舵机臂，方便控制，减少反应时间。（3）用轻便坚固的碳纤杆作为摄像头杆的材料。（4）摄像头安于电池的前方，有利于减少盲区。（5）升高前轮，降低底盘高度，提高稳定性。3.1智能车C车模整体构架此次竞赛的赛车车模选用由北京科宇通博科技有限公词提供的C型车模。车模外形如图3」所示。图3.1C型千模整体构架3.2舵机的安装方案根据上一届的经验可知，舵机的安装有两种方法，一种是卧式的安装，一种是直立式的安装方法，在上

9、一届的比赛中我们采用的是直立式的安装方