论智能车设计.docx

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1、论智能车设计:智能车设计报告　　摘?要：本设计以MC9S12XS128作为唯一的微控制器，进行数据的采集处理和电机、舵机的控制；采用CMOS摄像头为核心路径识别传感器，实现黑线的提取并路径的判别；以基于BTS7960的设计作为电机驱动，实现电机的稳定控制；针对车模的双电机后轮分别驱动模式，我们采用了力求精确的双光电编码盘分别进行速度的测量以及控制，实现了此动力控制系统的闭环控制，更好的满足了系统设计中差速控制的需要。　　关键字：摄像头，智能车，飞思卡尔　　一．车模机械改装　　优良的机械性能是竞速比赛车模系统的基本，它直接影响着参赛车模的各项运动性能指标，更关系到整个系统的稳

2、定。作为整个控制系统的基础至关重要。　　车模机械调整思想：　　车模的机械结构调整应该遵循以下几个原则：　　第一，可靠。车模在调试中难免会有机械磨损，长此以往，会对整个车模的结构稳定造成影响。因此，车模在机械改装时应该注意细节，排除可能的机械隐患，尽可能的降低设计不合理带来的故障。　　第二，简洁。复杂的机械结构形式适应一定的技术环境。但是针对车模来说，本身的机械结构无需特别复杂。简单的机械结构更有利于机械的维护，为赛车减轻了重量。　　第三，严谨。机械的安装需要恪守严谨的态度和技术。稍微的失误或者错位都会导致机械部件的磨损和性能的发挥　　二．系统的硬件组成　　本智能车系统由以下

3、几部分硬件单元组成：CMOS摄像头模块，mc9s12单片机最小系统板，电机驱动模块，转向舵机，测速模块。　　运行过程大致如下：　　小车上电后，单片机运行初始化代码，从摄像头读取赛道图像信息，存入单片机内存，根据编写的代码处理图像，提取引导黑线，由此控制舵机，进而控制小车转向。同时，测速模块时刻测速，单片机定时读取编码器的脉冲计数数值，通过速度pid运算，输出速度控制信号，控制电机驱动模块控制电机运行，从而实现速度控制。　　3．图像采集　　由于本智能车采用ov7620数字传感器，使用相对简单，单片机根据摄像头的场中断和行中断信号，来转存灰度值。　　每当有场中断信号，即表示为新

4、的一幅图像，之后每有一个行中断信号表明是新的一行的开始。由此原理，将摄像头采集的八位灰度信息存入单片机内存的二位数组，就是采集到的图像信息。　　由于单片机内存有限，我们选择的是100*40的二维数组。　　4．数据处理　　提取黑线的思想比较简单，求取二维数组内所有像素点的最大值和最小值，取平均值，作为阈值，比较二维数组内各个像素点与阈值的大小，初步确定黑与白，之后，再通过一系列算法，提取出黑线。　　5．速度控制　　我们的速度控制思路有两个，一是判断赛道类型，根据不同的赛道类型，给不同的速度；二是根据前方赛道弯曲程度和黑线提取的远度来给定速度。使用时，二者结合。　　速度的调整是

5、通过经典的增量式pid实现，具体公式详见计算机控制系统相关书籍。　　6．舵机控制　　舵机的控制是通过舵机pid公式计算得出，主要是通过比例环节实现，偏差的主要是各行的黑线坐标位置与期望的黑线坐标位置作比较，相减得到的有符号数值就是偏差error，带入经典pid算式，经过调试，即可用于舵机控制信号。　　7．测速模块　　测速模块为光电编码器。单片机通过定时器产生20ms的定时中断，每20ms取一次编码器脉冲累加值，从而得到一个与速度成比例的值。　　8．电机驱动　　电机驱动为bts7960芯片构建的H桥，具体电路请自己查找。　　三．控制代码　　由于篇幅有限，简单举一个速度pid的

6、例子，具体完整代码见备注。　　voidspeed_pid　　{INT16SPWM_temp；　　floatKpp=；?INT8UKi=2，Kd=2；　　error=std_speed-curr_speed；　　iferror=0；　　PWM_temp=PWMDTY23+Kpp*+Ki*error+Kd*；　　ifPWM_temp=500；　　PWMDTY23=PWM_temp；　　pre_error=last_error；　　last_error=error；　　}　　四．结束语　　本次做智能车，颇有感触。该智能车以单片机为控制核心，集中采集各类传感器采集到的信息，处理之后

7、，发出控制信号，控制各种执行部件，做出动作。是一个简单的自动控制系统，具有很好的学习实践价值，收获颇大。