基于嵌入式stm32的飞思卡尔智能车设计

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1、摘要飞思卡尔智能车大赛是面向全国大学生举办的应用型比赛，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能力的科技活动。大赛主要是要求小车自主循迹并在最短时间内走完整个赛道。针对小车所安装传感器的不同，大赛分为光电组、电磁组和摄像头组。本文介绍了本院自动化系第一届大学生智能汽车竟赛的智能车系统。包括总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统的调试与分析。机械结构设计部分主要介绍了对车模的改进，以及舵机随动系统的机械结构。硬件电路设计部分主要介绍了智能车系统的硬件电路设计，包括原理图和PCB设计智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，

2、系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，使用激光传感器检测道路信息使小车实现自主循迹的功能关键字：飞思卡尔智能车STM32F103C8T6激光传感器第一章概述1.1专业课程设计题目基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计1.2专业课程设计的目的与内容1.2.1目的让学生运用所学的计算机、传感器、电子电路、自动控制等知识，在老师的指导下，结合飞思卡尔智能车的设计独立地开展自动化专业的综合设计与实验，锻炼学生对实际问题的分析和解决能力，提高工程意识，为以后的毕业设计和今后从事相关工作打下一定的基础。1.2.2内容本次智能车大赛分为光电组和创新做，我们选择光

3、电组小车完成循迹功能。该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，我们对系统进行了创造性的优化：其一，硬件上采用激光传感器的方案，软件上采用keil开发环境进行调试、算法、弯道预判。其二，传感器可以随动跟线，提高了检测范围。其三，独立设计了控制电路板，充分利用STM32单片机现有模块进行编程，同时拨码开关、状态指示灯等方便了算法调试。1.3方案的研讨与制定1.3.1传感器选择方案方案一：选用红外管作为赛道信息采集传感器。由于识别赛道主要是识别黑白两种不同的颜色，而红外对管恰好就能实现区分黑白的功能，当红外光照在白

4、色KT板上时，由于赛道的漫反射作用，使得一部分红外光能反射回来，让接收管接的输出引脚的电压发生变化，通过采集这个电压的变化情况来区分红外光点的位置情况，以达到区分赛道与底板的作用。红外管的优点在于价格便宜，耐用；缺点却用很多：1、红外光线在自然环境中，无论是室内还是室外均比较常见，就使得其抗干扰能力不强，容易受环境变化的影响。2、调试不方面，由于红外光是不可见光，调试的时候需要采用比较麻烦的方法来判断光电的位置。3、由于红外管光线的直线性不好，就使得红外传感器所能准确的判断的最远距离比较小，也就是通常所说的前瞻不够远。方案二：选用激光作为路径识别传感器。激光传感器的工作原理和红外传

5、感器的工作原理基本相同，也是利用光线在赛道上发生漫反射后接收反射回来的光线来识别赛道的。激光传感器用很多优点：1、激光光束的直线性十分好，发射出去的光线发生散射的程度可以忽略；2、经过调制后的激光受环境其他光线干扰的程度也十分低。3、激光传感器可以让赛车的前瞻达到80CM到100CM左右，为赛车的高速运时所需的准确及时的赛道信息提供了保障。不过激光也用缺点：容易衰减。最终选择的方案：激光传感器相对于红外传感器有很明显的优势：1、抗干扰能力强；2、前瞻远；3、调试效果直观。而在赛车需要的高速的情况下，看得足够远和准确显得尤为重要，在这样的要求下，激光传感器较于红外传感器有十分明显的优

6、势，所以最终我们选择的是拥有绝对优势的激光传感器作为路径识别传感器。1.3.2传感器安装方式方案一：传感器角度和高度不可变化的固定式。方案二：传感器可以活动的可动式。传感器可动式主要是依靠舵机带动而活动，也就是最近这两届比赛中开始出现的“摇头”（又称“摆头”）式。通过控制相应的舵机达到控制传感器角度的效果，调节传感器的角度可以让传感器发出的光线始终落在赛道上你想要的位置，这样大大地增加了对赛道信息的准确性和及时性，为赛车速度的提升有很大的帮助，在第六届的竞赛中，我们就能体会到摇头光电车的速度较以往的光电车有了很大的提高。最终确定的方案：经过各方面的考虑，最终选择单摇头作为传感器的固

7、定方式。安装图如图1-1：图1-1传感器安装图1.4项目功能模块化设计（1）MC9S12XS128主控模块:作为整个智能汽车的“大脑”，将采集光电传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机完成对智能汽车的控制。（2）激光传感器模块:是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知预测前方的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间。（3）电源模块:为整个系统提供合适而又稳定的电源。（4）电机驱动模块:驱动直流电机完成智能汽车的加