第九届智能车竞赛 光电组--河北联合大学轻工学院雷电队技术报告.doc

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛 技 术 报 告 河北联合大学轻工学院 QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY 学校：河北联合大学轻工学院 队伍名称: 雷电队 参赛队员: 郭志豪 贾永恒 罗晓慧 带队教师：谷学静 苗剑英  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生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： 带队教师签名： 日 期： 摘 要 本文设计的智能车系统以飞思卡尔32 位微控制器MK60DN512ZVLQ10为核心控制单元，采用TSL1401线性CCD对道路信息进行采集，用于赛道识别，采用ENC-03陀螺仪检测坡道，增加模型车的稳定性，使用ST188光电对管用于检测起跑线，在终点时让车停车，采用500 线编码器作为车模速度传感器，通过编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，使用上位机、拨码开关、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。 关键字：飞思卡尔，K60，线性CCD，陀螺仪，编码器，PID，光电  目 录 第一章 引言 3 1.1 概述 3 第二章 方案设计 3 2.1系统总体方案的设计 3 2.2 本章小结 4 第三章 智能汽车机械结构调整与优化 5 3.1整车布局 5 3.2车模转向模型分析 6 3.3 舵机安装 6 3.4转向轮的定位 7 3.5车模重心 8 3.6编码器安装 8 3.7线性CCD安装 8 3.8 陀螺仪的安装与使用 9 3.9 光电对管的安装 9 3.10齿轮啮合及差速调整 10 第四章 硬件系统设计及实现 11 4.1 硬件设计方案 11 4.1.1系统电路总体方案的设计 11 4.2 硬件的选择 12 4.2.1 线性CCD 12 4.2.2 光电对管 13 4.2.3 液晶屏 13 4.2.4数码管显示电压 14 4.2.5 陀螺仪 14 4.3电路设计方案 14 4.3.1 单片机最小系统板 15 4.3.2电源稳压电路 16 4.3.3 电机驱动 17 4.3 本章小结 18 第五章 软件系统设计及实现 19 5.1赛道中心线提取及优化处理 20 5.1.1取图像有效点 20 5.1.2从上次中间向两边扫描黑线 20 5.1.3人字形区判断 21 5.2 PID 控制算法介绍 22 5.2.1位置式PID 23 5.2.2增量式PID 24 5.3具体PID程序及算法 24 5.3.1舵机控制 24 5.3.2根据角度控制速度以及赛道宽度 25 5.3.3速度控制 25 5.4本章小结 26 第六章 系统开发及调试工具 27 6.1开发工具 27 6.2 J-Link仿真器 27 6.3 上位机图像处理 28 6.4 按键液晶辅助调试 28 第七章 车模主要技术参数说明 29 7.1 车模主要参数 29 7.2 机械部分其它参数 29 7.3 电路中芯片的种类及数量 30 7.4 设计过程中用到的主要软件工具 30 第八章 总结 I 谢 辞 II 参考文献 III  第一章 引言 1.1 概述 全国大学生智能汽车竞赛是教育部、财政部资助的大学生竞赛项目之一。竞赛由高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，清华大学承办，飞思卡尔半导体公司协办，已成功举办八届。比赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛，旨在培养大学生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的能力。 全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车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 16 位、32 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。 全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校（包括港、澳地区的高校）参赛。竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛，各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。本次比赛分为光电、摄像头和电磁三个赛题组，本论文主要介绍光电组的智能车制作。 本技术报告主要包括机械系统、硬件系统、软件系统等，详尽地阐述了我们的设计