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第九届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技术报告 学 校：大连海事大学 队伍名称：Team206 参赛队员：敖焕轩 吴俊峰 张勇 带队教师：赵国库 柳丽川 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第九届 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、 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：敖焕轩 吴俊峰 张勇 带队教师签名：赵国库 柳丽川 日 期：2014-8-8 I 摘要 本论文介绍了基于线性CCD智能车的制作过程。 本智能车系统以飞思卡尔 16位单片机 MC9S12XS128MAL 为核心，对小车进行速度控制和方向控制。这两 个控制都通过 PID 算法来实现。车模速度控制利用霍尔编码器测速，通过 PI 算法控制电机的转速来实现车轮转速的闭环控制；车模方向控制利用线性CCD来 检测跑道的黑线，通过 PD 算法控制舵机打角实现车模的转向控制。除主CCD外， 我们还增加了纵向CCD识别强制掉头区、小s与长直道；利用陀螺仪识别坡道； 利用红外对管识别起跑线。此外，为了监视车模的各项数据，我们应用了蓝牙 进行无线数据传输。 关键字：线性CCD，MC9S12XS128，PID，速度闭环，纵向CCD II 目录 第一章 引言 1 1.1 智能车竞赛介绍1 1.2 本文章节安排 1 第二章 技术报告概述 3 2.1 设计思路及方案总体说明3 2.1.1 硬件设计方案 3 2.1.2 软件设计方案 4 2.2 智能车主要技术参数5 第三章 机械结构设计 6 3.1 车模的改装6 3.1.1 底盘的改装6 3.1.2 舵机的安装6 3.1.3 前轮的调整7 3.1.4 轮胎的调整10 3.2 传感器的安装10 3.2.1 CDD 的安装10 3.2.2 陀螺仪的安装11 3.2.3 编码器的安装 12 3.2.4 红外对管的安装12 第四章 硬件电路设计 13 4.1 单片机最小系统13 4.2 电源模块13 4.3 电机驱动模块15 4.4 坡道检测模块16 第五章 软件算法设计与控制策略 19 5.1 PID 控制 19 5.1.1 PID 控制简介19 5.1.2 舵机位置式PID 控制 21 5.1.3 电机增量式PID 控制 21 5.1.4 PID 参数的整定22 5.2 基础赛道识别算法 22 5.2.1 赛道黑线的提取 22 5.2.2 补线算法 23 III 5.2.3 视野限制 24 5.3 特殊赛道元素的识别与处理 24 5.3.1 起跑线识别 24 5.3.2 坡道识别 25 5.3.3 十字弯识别 26 5.3.4 小S 识别 27 5.3.5 障碍识别 28 5.