全国智能汽车大赛-恩智浦杯-南昌大学-汽车摄像头组.docx

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章系统整体设计 1

1.1系统概述 1

1.2整车布局 2

第二章机械系统设计及实现 3

2.1前轮定位 3

2.1.1主销后倾 3

2.1.2主销内倾 3

2.1.3前轮前束 4

2.2车模重心 4

2.3车模底盘高度 4

2.4舵机安装 4

2.5编码器的安装 6

2.6摄像头的固定 6

2.7电池的固定 7

第三章硬件系统设计及实现 8

3.1硬件设计方案 8

3.2传感器的选择 8

3.2.1摄像头 8

3.3电路设计方案 9

3.3.1单片机最小系统板 10

3.3.2电源稳压电路 10

3.3.3电机驱动模块 12

第四章软件系统设计及实现 15

4.1各种元素的扫线方法 15

4.1.1黑线提取 15

4.1.2舵机控制 16

4.1.3速度控制 16

4.1.4数字PID算法的选择 17

第五章系统开发及调试工具 19

5.1开发工具 19

5.2上位机图像显示 19

5.2.1C#静态上位机 19

5.2.2MFCSD卡上位机 20

5.3SD卡模块 23

5.3.1SD卡介绍 23

5.3.2SPI总线介绍 24

5.3.3软件实现 24

5.4键盘模块 25

第六章模型车的主要技术参数 27

结论 28

参考文献 29

第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

REF_Ref268855716\h第二章机械系统设计及实现

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第一章系统整体设计

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第一章系统整体设计

1.1系统概述

智能车系统的总体工作模式为：CMOS图像传感器拍摄赛道图像，输出PAL制式信号，经过信号处理模块进行硬件二值化，采用LM1881进行视频同步分离，二值化图像信号、奇偶场信号、行同步信号输入到MK60N512VLL10微控制器，进行进一步处理获得主要的赛道信息；通过光电编码器来检测车速，并采用MK60N512VLL10的输入捕捉功能进行脉冲计算获得速度和路程；转向舵机采用PD控制；驱动电机采用PI控制，通过PWM控制驱动电路调整电机的功率；而车速的目标值由默认值、运行安全方案和基于图像处理的优化策略进行综合控制。

系统框图编码器测速摄像头传感器

系统框图

编码器测速

摄像头传感器

TFT彩屏

K60核心控制器

蓝牙串口

拨码快关

舵机

电源模块

电机驱动

直流电机

按键

图1.1系统框图

系统的框图如上图（1.1）所示，该系统总共包括7个系统，电源模块，调试模块，赛道采集模块，起跑线识别模块，调试模块，舵机控制模块，电机控制模块。

1．电源模块，电源模块为整块电路提供有效的直流电源，包括5V，3.3V和6V的稳压以及驱动电机的12v升压,为求高质量的电源，我们采用LM2940、LM1117、LM2941、MC34063等芯片。

2．K60单片机,型号为:MK60DN512ZVLL10，作为整个小车的核心控制，负责接收信号和驱动相关模块，并能对信号进行及时的处理和反馈。

3．起跑线检测模块,IRM8601S。

4．舵机控制模，舵机通过LM2941产生6V稳压，用单片机PWM输出端口便可以直接驱动。

5．直流电机采用MOSFET搭建双桥驱动，单片机输出PWM，然后通过编码器进行闭环控制电机

6．调试模块，调试模块包括TFT显示屏、蓝牙发送上位机、按键现场调参等以搭建一个友好的交互环境,及时掌握小车状态.

1.2整车布局

1)舵机位置放后，立式安装，既保证响应速度又大多数符合阿克曼转角原理。

2)电池用扎带固定在后方，平衡重心。

3)CCD摄像头用碳素杆固定在车模正中间，减少赛道前方盲区，又可以保证重心在中间近。额外用三个支架固定，防止前后左右晃动。

4)所有传感线都缩短到合适长度，更适应信号的传递，也为了整洁美观。

5)运用蓝牙、TFT模块调节参数。

图1.2整车布局图

第二章机械系统设计及实现

2.1前轮定位

前轮定位对赛车的速度有很大的影响，虽然车模比较小，但是前轮定位作用还是不容忽视的。轮定位的内容有：主销后倾、主销内倾、前轮前束。

2.1.1主销后倾

转向轮（前轮）围绕主销进行旋转，前轴的轴荷通过主销传给转向轮，具备这两点的就叫做主销。主销向后倾斜，主销轴线与地面垂直线在赛车纵向平面内的夹角称为主销后倾。如图所示：

图2.1.1

前轮重心在主销的轴线上，