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1、第三屆“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車邀請賽技術報告學校：東華大學隊伍名稱：東華大學一隊參賽隊員：董宗祥、何晴、孫佳新帶隊教師：孫培德、鄭建立LV關于技術報告和研究論文使用授權的說明本人完全了解第三屆“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車邀請賽關保留、使用技術報告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權歸參賽者本人，比賽組委會和飛思卡爾半導體公司可以在相關主頁上收錄并公開參賽作品的設計方案、技術報告以及參賽模型車的視頻、圖像資料，并將相關內容編纂收錄在組委會出版論文集中。參賽隊員簽名：帶隊教師簽名：日期：LV目錄第一章引言1第二章模型車設計方案22.1設計要求2
2、2.2總體方案22.3模型車實現的技術方案概要說明32.3.1傳感器設計方案32.3.2控制算法設計方案3第三章模型車硬件部分安裝53.1傳感器的設計安裝53.2光電編碼器的安裝53.3系統電路板的固定與連接6第四章電路設計說明74.1電源模塊設計74.2傳感器電路設計84.3電機驅動電路設計94.4控制模塊設計10第五章控制算法11第六章安裝與調試12第七章模型車的主要技術參數說明14第八章總結15參考文獻I附件程序源代碼IILV第一章引言本文詳細介紹了我們?yōu)榈谌龑萌珖悄苘嚧筚惗鴾蕚涞闹悄苘囅到y方案。該系統以飛思卡爾16位單片機MC9S12DG12
3、8作為系統控制處理器，采用光電傳感器對賽道信息進行采集，反饋回給電機和舵機。通過光電編碼器獲取小車速度，進行速度反饋處理，并且利用增量式PID控制方式作為了最終的選擇。文中還介紹賽車傳感器布置及安裝方法，電路設計、PID控制算法。并介紹了賽車的安裝和調試過程。本文共八章。其中第一章為引言部分。第二章簡單介紹模型車設計制作的主要思路以及實現的基本技術方案。第三章介紹模型車的硬件部分安裝。包括傳感器的設計安裝、光電編碼器的安裝、系統電路板的固定及連接等。第四章對電路設計進行了說明。包括電源模塊的設計，賽車傳感器電路的設計，列出兩種方案，包括選型、排布等。還
4、介紹了電機驅動電路的設計，將四片MC33886并聯使用。第五章對智能車的控制算法進行說明，主要介紹了增量式PID控制算法對模型車方向和速度的控制。第六章為模型車的安裝與調試部分，介紹了模型車的靜態(tài)和動態(tài)兩種調試方法。第七章列出了模型車的主要技術參數。第八章對全文作出概括總結。LV第二章模型車設計第二章模型車設計方案智能汽車比賽以快速平穩(wěn)地完成賽程為目標，要求賽車能夠快速準確地檢測跑道路徑，及時做出合理的控制并迅速執(zhí)行。在設計和制作過程中必須保證硬件和軟件兩方面都能達到快速、穩(wěn)定的目標。硬件是智能車運行的基礎，我們通過部件的合理布局和連接，使車體結構穩(wěn)定
5、可靠、適合賽道特點。硬件電路設計和制作都強調可靠性設計，確保電路在任何可能出現的環(huán)境下穩(wěn)定運行。傳感器使用的是調制信號，并采用各種方法努力提高傳感器的抗干擾能力。這些都為智能車提供了較好的硬件平臺。與硬件設計一樣，軟件設計著重考慮了容錯性。軟件運行的關鍵步驟都加入了容錯處理，加強操作的交互性，使操作者能夠了解當前的系統運行狀態(tài)并做出相應的調整。另外智能車控制算法采用了PID算法，很好地提升了智能車運行的快速性和穩(wěn)定性。2.1設計要求在比賽中，要求所設計的智能小車具有自動尋跡的功能，能在指定跑道上高速，穩(wěn)定地運行。跑道為黑白兩色，其背景色為白色，跑道中央
6、有一條黑線作為小車行進的依據。要求設計的小車是要能沿黑線的正常行駛，并在此基礎上，盡量提高小車行駛速度。當小車在某一時刻讀不到黑線時，能通過算法，重新尋找到黑線。2.2總體方案LV第二章模型車設計本智能車系統采用飛思卡爾公司提供的16位單片機MC9S12DG128作為核心控制單元；以反射式紅外光電管作為傳感器組，檢測賽道黑線、采集黑線信號；根據采集到的信號，通過軟件對小車行進路線進行控制調節(jié)，由PWM發(fā)生模塊發(fā)出PWM波，分別對舵機和電機進行控制，實現智能車的轉向前進和制動。采用增量式PID控制算法分別控制舵機的PWM波占空比和電機驅動的PWM波占空比
7、，控制小車轉向和速度。小車的后輪上安裝了光電編碼器，作為速度反饋。整個系統的概念模型如圖2.1所示。圖2.1智能車整體概念模型2.3模型車實現的技術方案概要說明2.3.1傳感器設計方案使用光電傳感器來采集路面信息。使用紅外傳感器最大的優(yōu)點就是結構簡明，實現方便，成本低廉，免去了繁復的圖像處理工作，反應靈敏，響應時間低，便于近距離路面情況的檢測。在本次比賽中，賽道只有黑白兩種顏色，小車只要能區(qū)分黑白兩色就可以采集到準確的路面信息。雖然紅外傳感器也有器缺點，如：抗干擾能力較差，背景光源、器件之間的差異，傳感器高度位置的差異等都將對其造成干擾。這些可以通過硬
8、件電路設計和軟件的算法濾除。2.3.2控制算法設計方案在小車的運行中，主要有方向和速度的控制，
