智能汽车摄像头组技术报告.docx

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1、第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文设计的智能车系统以MK60N512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过CMOS摄像头检测赛道信息，提取赛道两边黑色引导线，用于赛道识别；通过欧姆龙编码器检测智能车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对智能车运动速度和运动方向的闭环控制。文章将从机械结构设计，硬件电路设计，软件算法设计以及调试经验等四个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。关键字：MK60N512ZVLQ10，OV7620，PID，飞思卡尔智能车目录摘要III第一章引言11.1智能车大赛简介11.2本组智能车制作情况概述11.3文献综

2、述11.4本章小结1第二章系统总体方案设计12.1系统总体结构12.2整车效果图12.3本章小结1第三章智能车的机械结构设计13.1车模机械模型13.2转向轮的调节13.3舵机的安装13.4摄像头的安装13.4.1摄像头支撑杆的选择13.4.2摄像头固定13.4.3摄像头标定和矫正13.5编码器的安装13.6车身底盘的改进与固定13.7对光管的安装13.8整车效果图13.9本章小结1第四章智能车的硬件电路设计14.1硬件设计方案14.2传感器的选择14.2.1摄像头14.2.2编码器14.3电路设计方案14.3.1单片机最小系统板14.3.2电源稳压电路及检测电路14.3.3图像处理电路14.

3、3.4电机驱动电路14.3.5舵机接口电路14.3.6键盘拨码电路14.4本章小结1第五章智能车的软件设计15.1软件流程图15.2赛道中心线提取及优化处理15.2.1原始图像的特点15.2.2原始图像的矫正15.2.3赛道搜线算法15.2.4赛道中心的计算15.2.5起跑线的检测15.2.6图像采集流程图15.3PID控制算法介绍15.3.1位置式PID15.3.2增量式PID15.3.3PID参数整定15.4转向舵机的PID控制算法15.5驱动电机的PID控制算法15.6本章小结1第六章智能车调试16.1IAR的在线调试16.2本章小结1第七章结论17.1智能车整体制作情况及技术参数17.

4、2存在的问题及解决方案17.3心得体会1参考文献I附录I第一章引言1.1智能车大赛简介教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已经举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛的基础上，委托教育部高等学校自动化专业教学指导委员会举办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛。该赛事与教育部已经举办的四大竞赛一样，都是为了提高大学生的动手能力和创新能力而举办的，具有重大的现实意义。与其他大赛不同的是，这个大赛的综合性很强，是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技创意性比赛，这对进一步培养本科生获取知识、应用知识的能

5、力及创新意识，具有重要意义。1.2本组智能车制作情况概述根据竞赛规则及功能要求，本智能车以飞思卡尔公司的32位单片机MK60N512ZVLQ10为核心控制器，以CMOS视频传感器OV7620为核心传感器，在组委会提供统一车模平台上，构建完整智能车系统。智能车通过摄像头采集道路图像信息送入单片机，在单片机中对输入的原始图像信息进行处理，提取出赛道的特征信息，据此选择最优行进路线并进行速度的控制。整个系统设计包括车体机械结构设计和软/硬件系统设计。车体机械结构设计主要包括前后轮的调节、PCB板的布局、车身底盘的改装、图像传感器、舵机以及编码器的安装等；硬件电路设计部分主要包括：1)用TPS7350

6、和TPS79333作为核心芯片的稳压电路，可为系统的各功能模块提供了稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供了有力的保证；2)采用数字摄像头OV7620对赛道进行检测，通过边缘搜线算法获得黑线位置。3)速度传感器采用的是欧姆龙编码器，构成的测速部分，用以完成对速度的实时测量和反馈控制；4)用BTN7971搭建的电机驱动电路，驱动电机稳定快速的运行；软件系统设计完成了各功能模块的算法及程序设计，包括图像采集及滤波算法设计、搜索黑线算法及赛道中心求解算法设计以及舵机和电机的PID算法设计。本系统利用开发工具IAREmbeddedWorkbench进行编程开发，用J-LINK进行程序下载。这些工

7、具的使用，使得软件的设计编程和调试工作得到了保证。所设计的系统经过测试，赛车能够快速稳定地行驶。1.3文献综述在智能车制作过程中，我们参考了大量的相关资料文献。从飞思卡尔公司官方网站，下载得到K60系列单片机开发技术手册，了解所有寄存器功能。参考《学做智能车--挑战“飞思卡尔”杯》了解做智能车的相关知识，同时也参照学习了历年的技术报告的算法思想，结合去年的双线赛道设计和今年前轮驱动、后轮转向的规则