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第四届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：中南大学 队伍名称：火影观云 参赛队员： 陈小伟 梅 明 李 海 带队教师：王 击  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第四届“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： 带队教师签名： 日 期： 目录 第一章 引言 1 1.1 背景介绍 1 1.2 整车设计思路 1 1.3 设计方案简介 2 1.3.1 电源模块 2 1.3.2 红外传感器模块 3 1.3.3 人机交互模块 3 1.4 文章结构 3 第二章 机械结构设计 4 2.1总体思路 4 2.2传感器的安装 5 2.3 舵机的安装 5 2.4 测速传感器的安装 6 2.5差速机构调整 7 2.6 硬件电路板的安装 7 第三章 硬件电路设计 8 3.1 硬件设计总体方案 8 3.2 电源管理模块 8 3.3 红外传感器电路 9 3.4 电机驱动电路 10 3.5 人机交互电路 12 第四章 软件设计 13 4.1 总体设计 13 4.1.1 层次设计 13 4.1.2 总体流程 13 4.2 位置确定 15 4.2.1 数据采样和归一化处理 15 4.2.2 位置确定 16 4.3 舵机控制 18 4.4 速度控制 19 4.4.1 速度控制算法 19 4.4.2 速度给定策略 21 4.5 特殊情况处理 22 4.5.1 十字交叉道 22 4.5.2 窄道 22 4.5.3 坡道 23 4.5.4 起跑线 23 第五章 仿真与调试 25 5.1 Plastid 软件仿真 25 5.2 调试 26 5.2.1 系统硬件调试 26 5.2.2 传感器调试 27 5.2.3 软件系统调试 27 5.2.4上位机在线调试 29 第六章 赛车具体参数 31 第七章 总结与展望 32 7.1 总结 32 7.2 展望 32 参考文献 34 致谢 34 附录A 程序源代码 I 第一章 引言 1.1 背景介绍 全国大学生智能汽车竞赛是以智能汽车为竞赛平台的多学科专业交叉的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动，该竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。[1] 全国大学生智能汽车竞赛已成功举办了三届，得到了高校师生的高度评价，已发展成全国30个省市自治区170余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。已被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中9个科技人文竞赛之一。该竞赛激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神。[1] 1.2 整车设计思路 智能车竞赛要求设计一辆以组委会提供车模为主体的可以自主寻线的模型车，根据比赛规则和要求，本智能汽车采用光电方案，用红外发射、接收模块作为路径检测传感器，飞卡尔公司16位微控制器MC9S12DG256[2]为系统控制核心，通过光电编码盘检测速度。 图1-1 系统总体结构框图 由微控制器通过数据处理得出赛道信息并根据当前情况给出舵机转角和电机转速，使智能车能在赛道上快速平稳的行驶。系统由电源模块、控制模块、红外传感器模块、测速模块、电机驱动模块、舵机模块、人机交互模块、无线模块等组成。系统总体结构框图如图1-1所示。 1.3 设计方案简介 1.3.1 电源模块 系统通过标准车模用7.2V 2000mAh Ni-cd蓄电池供电，实际充满电后电压则为8.2～8.5V 7.2V电压。直接取自蓄电池两端电压，给主电机提供电源。 3.3V电压。给单片机内部AD提供参考电压。 5V电压。为单片机系统、信号检测电路以及其它电路提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量小于1000mA。 6V电压。为舵机提供电源。 除了7.2V电压可以直接由蓄电池获得，3.3V电压，5V电压和6V电压需要通过降压稳压电路获得。电源模块结构图如图1-2所示。 图1-2 电源模块结构图 1.3.2 红外传感器模块 系统共采用15个红外接收管，分两排，前排采用8个，后排7个。因为我们在调试智能车时发现，采用两排的架设方式虽说在一定程度上降低了检测精度，但是可以使智能车很好的切内道，转向更加平滑。为了提高前瞻距离，前排每