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第二届全国大学生“飞思卡尔”杯 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 大连民族学院 队伍名称： 民院二队 参赛队员： 聂志 戎易弓 张新秀 带队教师： 陈兴文  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第二届全国大学生“飞思卡尔”杯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： 聂 志 戎易弓 张新秀 带队教师签名： 陈新文 日 期：2007-8-20 第一章 引言 1 第二章 智能车寻迹的硬件系统设计 2 2.1. 电源管理电路 2 2.2. 电机驱动电路 4 第三章 系统软件设计 7 3.1. 软件主流程 7 3.2. CCD图像信息的采集与特征的提取 8 3.3. 电机速度与舵机转向的控制算法 9 3.3.1. 当前赛道信息的识别与控制 9 3.3.2. 对未来赛道信息的预测与控制 10 第四章 模型车机械安装及主要技术参数说明 11 4.1. 智能车机械部分的安装及改造 11 4.2. 智能车的主要技术参数说明 11 第五章 开发工具与调试 12 5.1. 开发工具、安装 12 5.2. 调试过程 12 参考文献 13 附录A 程序源代码 14 附录B 基于CCD图像的分析方法及预测算法…………...……………22  引言 全国大学生“飞思卡尔”智能汽车竞赛的比赛规则是：使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采用飞思卡尔的16位单片机MC9S12DG128 作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括路径信息的采集与处理、控制算法及执行、电机驱动、舵机转向控制等，以比赛完成的时间短者为优胜者。其中赛道为在白色底板上铺设黑色引导线。制作智能车，需要参赛队员学习并应用嵌入式开发工具CodeWarrior和在线开发与在线调试。自行设计并制作硬件电路板，设计自动识别路径的方案，学习微控制器的MC9S12DG128的软件编程。其专业知识涉及控制、模式识别、检测技术、汽车电子、 计算机和机械等多个学科，对学生的知识的融合和实践动手能力的培养，有很大的推动作用。 本队以单片机MC9S12DG128 作为核心，使用CodeWarrior 软件开发工具，充分利用单片机各功能模块设计制作了本智能车控制系统。根据赛道特点，主要有三种方案：光电传感器方案，摄像头方案，光电传感器与摄像头融合控制方案。 本方案采用CCD摄像头对道路信息进行检测，可以从图像中提取较多的有用信息，其中包括小车前视方向与道路方向的斜率和道路的曲率等。提前判断道路弯道、直道的路况信息，从而实现安全过弯，快速通过直道，在保证稳定的条件下追求行使时间最短。 智能车寻迹的硬件系统设计 本方案采用组委会提供的核心9S12DG128电路板，自行设计了核心板以外的驱动系统。利用CCD采集路径信息，传给单片机，对图像信号进行处理，从而控制舵机转向和直流电机调速。整个系统的硬件结构框图如图 2.1所示。 图2.1 系统硬件结构框图 整个系统的主要单元电路包括电源管理电路、电机驱动电路、视频同步分离电路、转速测量电路。下面将各电路简要介绍如下： 电源管理电路 电源的管理在整个电路中起着很重要的作用，工作电压的稳定性直接关系着系统的稳定性，关系着系统能否正常工作。它不仅为单片机提供工作电压，而且为各个控制芯片提供电压，为CCD提供工作电压。 本智能车系统中，我们选择了一款低差压芯片TPS7350，该芯片的优点是当输出电流为100mA时，最大差压只有35mV。为了减小系统运行过程中电机波纹对电源的干扰，设计了大电容与大电感组成的LC滤波电路，对电源管理芯片的电源进行滤波，保证电源芯片的正常工作电压。 整个智能车系统所需的+5V的工作电压是使用一片TPS7350提供的。原理图如图2.2所示。 图2.2 TPS7350工作原理图 为了提高舵机的响应时间，我们将舵机的工作电压提高到+6V。仍然使用低差压电源芯片TPS7350。由于TPS7350的输出电压是+5V，为了得到+6V的工作电压，我们通过提高芯片地电位的方式，即，将芯片的地通过两个二极管接至供电电源的地，这样就可以为舵机提供+6V的工作电压。原理图如图2.3所示。 图2.3 舵机工作电压原理图 CCD摄像头的工作电压要求比较高，我们使用升压模块将电压提高到+9V，从而保证CCD能够正常工作。原理图如图2.4 所示