智能小车设计技术报告飞思卡尔杯智能车大赛33

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1、第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A电路原理图附件B程序源代码学校：湖南大学队伍名称：湖南大学光电一队参赛队员：陈友辉彭军肖赞带队教师：黎福海向永嘉53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一届“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

2、员签名：带队教师签名：日期：53目录第一章引言7第二章智能车整体设计82.1系统导航方案的选取82.2系统资源分配82.3系统机械结构设计102.4智能车前轮定位的调整112.4.1主销后倾角112.4.2主销内倾角122.4.3车轮外倾角122.4.4前轮前束122.5智能车转向机构调整优化132.6智能车后轮减速齿轮机构调整152.7其它机械结构的调整15第三章系统硬件设计163.1电源模块163.2电机驱动模块173.3检测模块：193.3.1普通红外检测193.3.2激光检测21第四章系

3、统软件设计234.1红外检测234.2激光检测304.3程序流程324.3.1红外管位置计算流程324.3.2红外起跑线检测流程324.4转向控制策略354.5速度控制策略35第五章系统调试375.1软件开发平台375.2基于Matlab调试的调试平台385.3基于LABVIEW的调试平台40参考文献41附录：A原理图42附录：B程序源代码4353第一章引言本智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12DP512作为唯一的核心控制单元，采用激光扫描和红外扫描的方式获取道路信息，通过设计简单的PID

4、速度控制器和简单的PID方向控制器实时调整小车的速度与转角。本文对红外管和激光管对跑道位置的的检测进行了简要的分析，对小车的硬件与软件设计进行了介绍。技术报告以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，共分为五章。其中，第一章为引言部分。第二章主要介绍了小车的总体方案的选取。第三章介绍了硬件设计，主要介绍了电路的设计；检测模块的设计。第四章对小车的软件设计进行了详细的介绍。第五章描述了小车的软件调试过程。53第一章智能车整体设计2.1系统导航方案的选取在以往的比赛

5、中，对于光电组寻线小车而言，道路信息的获得往往依赖于接收传感器。尤其是用作数字式使用的光电传感器，由于大赛组委会对传感器(光电接收管)数目的限制（最多16个），其精度不能做的很高。除此之外，为了使小车始终都能检测到黑线，尽可能的扩大有效的检测范围，大多数时候都能跟踪到黑线的位置，传感器的数目一般会比较多。但赛道的复杂度在增加，小车的速度在不断的提高，单纯的增加传感器的数目会受到限制。但由于发射管的数目不受限制，因此可以从试着发射管的角度出发来获得道路信息。发射管的数目增多会带来功耗的增加，为了使

6、功耗不明显增加的情况下，又能获得精度较高的道路信息，我们选用了“雷达”的寻线模式来实时跟踪黑线的中心位置的来解决这个问题。“雷达”的寻线模式即采用一个伺服舵机实时跟踪黑线的中线位置，将舵机的转角反馈给单片机，根据舵机的转角得到一个位置信息，因为舵机的转角相对比较的连续，所以得到的位置信息也是比较连续的，而且这样的扫描跑道的范围比传统的不动检测方式要大。当小车处于跑道的正中间的时候可以连续的检测到半径为前瞻距离的半圆周。当前瞻距离比较远的时候就可以检测到整个跑道宽度的范围。采用双排道路信息检测的方

7、案时，近端选择使用8路模拟管获得比较连续的道路信息，远端用激光轮询检测的方案，用数量不受限制的16个激光发射管来确定道路信息，这样就保障了双排的检测精度。2.2系统资源分配表2.1系统资源需求表53驱动电机速度控制1路16位的PWM输出PWM45电源7.2V供电前排驱动舵机转向控制1路16位的PWM输出PWM01电源6V电源激光寻线舵机转向控制1路16位的PWM输出PWM23电源4.8V激光采集道路信息PORTA的6位电源5V电源信号输出1路8位的PWM输出PWM67速度传感器速度反馈1个脉冲累

8、加器外部脚PACN01电源5V电源红外模拟管采集道路信息A/D端口AD0~7通道调制：PTM5电源7.2V电源串口和电脑数据交流接收RX口和发送TX口SCI0控制板拨码开关4个I/O端口PORTH53复位按钮1个指示灯8个I/O输出口PORTB2.3系统机械结构设计项目采用后轮驱动，前轮转向。使用双排检测进行导航，整个小车重心在中部偏后，有较好的稳定性。底盘无改动。经过改装后的车模参数如表2.2。表2.3-1车模参数表长350mm宽240mm高170mm传感器个数16个（8个红外接收管，6激光信