华北电力大学(光电)-执逐队技术报告new

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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：华北电力大学（保定）队伍名称：执逐（光电组）参赛队员：高素文唐德海于金生带队教师：王炳谦林永君Ⅱ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一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于保留、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：日期：Ⅱ摘要本

2、文在第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛的背景下，在CodewarriorIDE开发环境中对智能车进行软件开发，通过激光传感器进行赛道信息的采集，利用一片飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128作为控制核心对信息进行处理，得到车体与中心黑色引导线之间的误差数据，通过PID控制算法，得到智能车舵机的偏转角度数据和电机转速控制参数，用来控制智能车完成对中心线的跟踪。智能车系统主要由核心板，电源驱动，电机驱动，舵机驱动，赛道识别模块，速度反馈模块组成。由一片飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS12

3、8作为控制核心，通过采用分立的激光管组成的光电传感器作为赛道信息的采集模块，结合自己编写的PID基础控制算法和电机控制程序，驱动舵机完成转向命令，电机控制小车速度，达到稳定且快速行驶的目的。本文详细叙述了智能车系统各个模块子系统的原理，设计目标，设计方法与过程，以及其所发挥的作用。主要分为机械结构设计，硬件电路设计和改进，以及软件系统设计三大部分。其中机械部分设计到车模的改装和调试，硬件电路包含从传感器到驱动等一系列所用到外围支持电路设计，软件部分主要介绍了如何实现激光传感器完成寻线任务的说明和部分程序。实验表

4、明，我们的智能车系统设计方案稳定可行，机械结构与控制算法已经可以较好的适应比赛的要求，系统的稳定性较强。经测试，目前智能车可以稳定的完成较复杂的赛道的寻线控制，平均速度达到2.5m/s，直道上最高速度可以达到3m/s。运行稳定，达到了设计目标。关键词：智能车；激光传感器；PID控制；MC9S12XS128Ⅲ目录第一章引言11.1竞赛起源11.2设计思路11.3报告内容简介1第二章智能车机械结构调整与优化22.1智能车整体机械结构的感性认知22.2底盘高度调整32.3舵机的安装52.4智能车前轮定位的调整62.4

5、.1前束62.4.2前轮外倾62.4.3主销内倾角72.4.4主销后倾角82.5码盘的安装92.6传感器的安装10第三章硬件电路设计123.1单片机最小系统板123.2电源管理模块143.3电机驱动模块153.4智能车传感器模块设计173.4.1光电传感器的原理183.4.2激光传感器的设计183.4.3传感器布局设计193.5速度检测模块213.6无线模块213.7最终制作的PCB21第四章软件设计234.1原始数据的采集234.2原始数据的处理244.3舵机的转角控制策略264.4速度控制算法264.5坡道

6、的检测274.6起跑线的识别284.7速度的检测28684.8拨码开关的设置284.9虚线处理29第五章调试工具305.1在线调试305.2上位机调试30第六章模型车的主要技术参数说明34第七章结论35参考文献36附录37程序源代码：3768第一章引言1.1竞赛起源“飞思卡尔”杯智能车比赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养而举办的面向全国大学生的智能汽车比赛。“飞思卡尔”杯智能车大赛从2006年开始举办，今年是第六届。比赛所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机

7、械等多个学科，对大学生的知识融合和实践动手能力的培养，对汽车电子技术的发展，具有良好的长期的推动作用。大赛要求使用组委会统一提供的车模，采用飞思卡尔16位单片机、S12XS128作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等。系统按照功能划分为：电源模块、路径识别模块、直流电机驱动模块、转向舵机模块、速度测量模块等。1.2设计思路设计主体为：传感器采集赛道信息给单片机处理，处理后的结果控制电路去驱动车模的两大部件：电机和舵机。从而就完成了智能车

8、的整个控制。具体来看，赛车共包括以下模块：MC9S12XS128主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块、辅助调试模块。各模块的作用如下：MC9S12XS128主控模块：作为整个智能车的“大脑”，将采集光电传感器、光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机完成对智能车的控制。传感器模块：是智能车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知