中国民航大学二队飞思卡尔杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告.docVIP

目录 第一章绪论 1.1比赛背景介绍 1.2智能车整体简介 1.2.1硬件设计概要 1.2. 2软件设计概要 第二章车模结构设计及调整 1前轮定位 2.2后轮差速机构调整 摄像头的安放位置，高度及重心 2.4舵机连杆的改造 2.6测速传感器的安装 第三章系统硬件设计 1主控电路板设计 3.2电源管理模块 3. 2. 1 5V稳压模块 3. 2.2 9V稳压模块 3.3图像信息采集模块 3.4电机驱动模块 第四章信息采集 4. 1 4.2 视频信号的采集 速度信息提取 第五章信息处理 5. 1 5. 1 视频信号的处理 5.2赛道黑线的提取 入窄道三角标志的处理 十字交叉线的处理 5.5起始线的识别 第六章转向及速度控制算法 6.1转向控制 6.2 速度调节 第七章总结 7.1智能车主要参数 7.2体会及结束语 第一章绪论 如今半导体在汽车屮的应用越来越普及，汽车电子化的发展可以满足人们对 于安全、节能、环保以及智能化和信息化的汽车行业发展的需求。 飞思卡尔半导体是嵌入式半导体设计与制造的全球领导者，一直致力于为汽 车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方 案。.其产品面A汽车、消费电子、工、Ik和网络市场。它是排名第一的汽车电+ 半导体供应商，处于技术于标准开发的前沿，超过40%的新车都使用了飞思卡尔 的技术。飞思卡尔为汽车电子系统所提供全范围应用的单片机、模拟器件和传 感器等器件产品和解决方案，将引领汽车电了朝着更加智能化的方向发展。飞 思卡尔的S12是一个非常成功的芯片系列，在全球以及屮国范岡内被广泛应用于 各种汽车电子应用中。 1.1比赛背景介绍 全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了三届，它是面內全W大学生的一种 具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。本竞赛以“立 足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想通过比赛，促进了高等 学校的素质教育，培养Y木科生获取知识、应用知识的能力及创新意识，培养 研究生从事科学、技术研究能力，激发了大学生从事科学研究与探索的兴趣和 潜能，侣导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才 的脱颖而出创造了条件。 这个大赛的综合性很强，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为竹景，涵盖 自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多个学 科交叉的科技创意性比赛。本竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公幵、公平、 公正的原则，保证竞赛向健谈、普及，持续的方向发展。 1.2智能车整体简介 智能车系统是由几个不同功能的模块组合而成的控制系统。系统完成从传感 器采集信息、微控制器对信息处理外控制执行机构输出控制暈的整个过程。为 了使赛车能够快速、准确的沿着赛道运行，耍求微控制器能够将对赛道信息处 理，转向伺服电机和直流驱动电机的控制紧密的结合在一起。从传感器信息采 集、信息处理、转向伺服电机控制、电机转速控制，任何一个环节出现问题都 会导致赛车不能正确的跟踪赛道行驶甚至偏离赛道。因此智能车各个模块之间 的协调工作是典正常行驶的基础。 智能车系统在结构上包括一下模块：S12单片机模块、电源模块、电机及其 驱动模块、舵机、转速测量模块和CMOS视频采集模块。该智能车使用飞思卡尔 半导体公司的16位微控制器作为核心控制模块，通过设计相应的外围电路、编 写驱动、控制程序以及安装、凋整车模等，制作一个能够自主识别并沿赛道行 驶的模型汽车。智能车通过图像传感器感知赛道信息，控制赛车的行进方向和 行驶速度。 1.2.1 硬件设计概要 智能车控制系统以MC9S12DG128微控制器为核心，包拈电源模块、赛道图 像采集模块、车速测量模块、电机驱动模块、驼机等几部分。图1.1为系统控制 Q、图。 图1.1控制系统框图 ’ F面对各主耍部分做简耍介绍： 微控制器 本系统使用飞思卡尔16位MC9S12DG128微控制器作为核心控制单元。 MC9S12DG128微控制器有着丰富的闪部资源，它包含8KB RAM、128KB Flash ROM、2KB EEPROM、2个SCI、2个SPI、2路CAN总线、16路 10位A/D转换器、 1个I2C总线、8路8位/4路16位PWM口、8路16位定吋器，冇80和112引脚两种封 装。其屮很多端口都可以作为普通I/OU使用。 MC9S12DG128主频为16MHz，总线频率为主频一半。通过设置锁相环可将 总线频率最高提高至48MHz。 测速模块 采用光电对管和高精度编码盘来测量速度。光电对管工作原理简单，安装、 使用方便，再配以高精度编码盘，川*以得到很准确的测速值，满足使用要求。 COMS图像传感器 由于赛道为白色，屮间有黑色引道线，因此只需提取画面的灰度信息就可以 实现寻线口的，而不需色彩信息。另外由