全国大学生智能车大赛作品-智能循迹小车技术文档

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1、MC9S12DG128BMMA1260DCCD摘要       本文是为参加第二届全国大学生智能小车竞赛而撰写的的技术报告，本文详细介绍了智能寻迹小车的路径检测、转向控制、电机驱动、车速检测、坡度检测、电源管理等功能模块硬件电路及软件控制算法的设计。智能小车以“飞思卡尔”16位微控制MC9S12DG128B为主控制器，采用CMOS摄像头和红外传感器相结合的方法（红外传感器主要用来检测起跑线和“十”字路线）来检测路面信息，运用反射式红外传感器检测小车速度，MMA1260D传感器检测路面坡度信息。同时，采用PWM技术控制舵

2、机的转向和电机转速。系统还扩展了LCD液晶显示屏和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。用串口将采集的路面黑线信息传送到PC进行分析，结合BangBang速度闭环控制等算法，控制小车沿着预设的轨道黑线及时调整车身姿态，准确、快速地跑完全程。第一章概述1.1智能车系统概述及框图       本文详细介绍了智能寻迹小车的路径检测、转向控制、电机驱动、车速检测、坡度检测、电源管理等功能模块硬件电路及软件控制算法的设计。智能小车以“飞思卡尔”16位微控制MC9S12DG128B为主控制器，采用CCD摄像头和红

3、外传感器相结合的方法（红外传感器主要用来检测起跑线和“十”字路线）来检测路面信息，运用反射式红外传感器检测小车速度，MMA1260D传感器检测路面坡度信息。同时，采用PWM技术，控制舵机的转向和电机转速。系统还扩展了LCD液晶显示屏和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。用串口将采集的路面黑线信息传送到PC进行分析，结合PID等算法，控制小车沿着预设的轨道黑线及时调整车身姿态，准确、快速地跑完全程。根据摄像头和红外传感器结合的方案设计，赛车共包括八大模块：控制处理芯片MC9S12DG128，图像采样模

4、块，车尾红外传感器模块，速度检测模块，坡度检测模块、舵机驱动模块，电机驱动模块和辅助调试模块。以下是赛车硬件系统的框图1.1：       其中S12单片机是系统的核心部分。它负责接收赛道图像数据、赛车速度等反馈信息，并对这些信息进行恰当的处理，形成合适的控制量来对舵机与驱动电机进行控制。图像采样模块由S12的AD模块，外围芯片（LM1881）和电路，与摄像头组成。其功能是获取前方赛道的图像数据，以供S12作进一步分析处理。车尾红外传感器模块由2个TCRT5000红外传感器以及比较器LM324N组成，该模块的功用是检测

5、检测起跑线和“十”字路线，主要目的是为了使小车第一圈以一个较为稳定的速度跑动，检测到第二圈的起跑线时，小车自动切换到一个比较快的速度进行跑动，这样既可以采用“保守”方式获得成绩，又可以尝试其他比较“冒险”的速度或者算法。速度传感器模块由黑白相间的编码盘和反射型红外传感器组成，靠定时检测反射型红外传感器电脉冲脉冲累积数来间接求得赛车的速度值。坡度检测模块主要由MMA1260D芯片组成，通过AD转换感应坡度变化。舵机模块和电机驱动模块分别用于实现赛车转向和前进。辅助调试模块主要由键盘模块和LCD显示模块组成，该模块主要为方

6、便调整赛车系统参数和运行策略等方面而设计。1.2智能车主要技术参数        智能车的设计主要体现在电路板和机械结构上面，对于机械结构主要调整了主销后倾角和前轮内倾角，另外增加了四块控制电路：第一块是COMOS摄像头电路，其通过支架固定于车头的上方。第二块是主控制电路，固定于车身正上方，其包含了智能车的各功能模块的硬件电路，以及一些辅助电路的接口，包括CMOS摄像头及其它一些辅助调试电路接口。第三块是车尾红外传感器检测模块，其安装在车尾已有的两个螺孔上。第四块是测速模块，主要由反射式红外传感器和编码盘组成，其安装在

7、后轮附近。智能车改造后的主要技术参数如表1.1所示，各部分的安装如下图1.1~1.6所示。1.3本文结构安排       本文是该参赛队伍成员在指导老师指导下合作完成，是对参赛的智能小车制作技术方案、设计思路、制作调试过程以及相关技术研究内容形成的总结性报告。本文共分为十三章，第一章为概述部分，主要说明小车的总体情况和全文的安排；第二章讲述系统方案的论证，以及给出本组方案选择的原因；第三章对小车的机械结构的调整做了详细的说明；第四章至第十章分别详细的阐述了电源模块、舵机模块、红外检测模块、电机驱动模块、速度检测模块、坡

8、度检测模块、摄像头采样模块的电路实现和控制算法；第十一章说明了小车系统的整体控制策略和算法实现；第十二章介绍了一些调试模块对小车系统调试的功用以及他们的具体实现，包括键盘模块、LCD显示模块以及MC9S12DG128通过串口与PC实现通讯。最后一章是结论和创新点，同时指出需要进一步努力的地方。系统整体设计CCDPWMADCCMOS