智能小车全国一等奖-北京科技大学摄像头组一队技术报告

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1、第六届全国大学生智能汽车竞赛技术报告第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：北京科技大学队伍名称：北京科技大学摄像头一队参赛队员：周尧顿海洋罗林聪带队教师：杨珏马飞I第六届全国大学生智能汽车竞赛技术报告3第六届全国大学生智能汽车竞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八届“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

2、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：3第六届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MK60N512VMD100微控制器为核心控制单元，通过CMOS摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过光电编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，使用C#、MFC上位机、SD卡模块、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件

3、与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。关键字：MK60N512VMD100，CMOS，PID，C#，SD卡3AbstractInthispaperwewilldesignasmartcarsystembasedonMK60N512VMD100asthemicro-controllerunit.WeuseaCMOSimagesensortoobtainlaneimageinformation.Thenconverttheoriginalimageintothebinaryimagebytheanalogcompa

4、ratorcircuitinordertoextractblackguidelinefortrackidentification.Aninferredsensorisusedtomeasurethecar`smovingspeed.WeusePIDcontrolmethodtoadjusttherotatespeedofdrivingelectromotoranddirectionofsteeringelectromotor,toachievetheclosed-loopcontrolforthespeedanddirec

5、tion.Inordertoincreasethespeedandthereliabilityofthecar,agreatnumberofthehardwareandsoftwaretestsarecarriedonandtheadvantagesanddisadvantagesofthedifferentschemesarecomparedbyusingtheC#、MFCsimulationplatform,SDcardmoduleandthekeyboardmodule.Theresultsindicatethato

6、urdesignschemeofthesmartcarsystemisfeasible.Keywords:MK60N512VMD100，CMOS，PID，C#，SDcard3目录摘要IIIAbstractIV目录V引言1第一章系统总体设计21.1系统概述21.2整车布局3第二章机械系统设计及实现42.1车模转向模型分析42.2舵机安装52.3转向轮的定位72.4车模重心82.5编码器的安装82.6摄像头的安装92.7齿轮啮合及差速调整10第三章硬件系统设计及实现113.1硬件设计方案113.2传感器的选择113.2.1摄像

7、头113.2.2陀螺仪143.3电路设计方案143.3.1单片机最小系统板153.3.2电源稳压电路163.3.3图像处理电路173.3.4电机驱动电路1733.3.5保护隔离与电平转换电路183.3.6键盘拨码电路183.3.7LCD液晶显示屏接口19第四章软件系统设计及实现214.1赛道中心线提取及优化处理214.1.1原始图像的特点214.1.2赛道边沿提取224.1.3图像校正254.1.4推算中心264.1.5路径选择284.2折点求取原理简介294.3PID控制算法介绍304.3.1位置式PID324.3.2增

8、量式PID324.3.3PID参数整定334.4转向舵机的PID控制算法334.5驱动电机的PID控制算法35第五章系统开发及调试工具375.1开发工具375.2上位机图像显示375.2.1C#静态上位机375.2.2MFCSD卡上位机385.3SD卡模块415.3.1SD卡介绍415.3.2SPI总线