第八届\飞思卡尔\杯 全国大学生智能汽车竞赛
技 术 报 告
ELECTRIC POWER 学 校: 上海电力学院 队伍名称: 光电组二队
参赛队员: 李政 李奇夏 魏姝姝 带队教师: 黄云峰 杨宁
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SHANGHAI UNIVERSITY OF
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第八届“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。
参赛队员签名： 带队教师签名：
日 期：
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摘要
本设计以第八届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了光电两轮自平衡赛车的软硬件结构的开发流程。此次比赛采用大赛组委会统一指定的D型车模，搭建了以Freescale半导体公司生产的16位单片机MC9S12XS128为核心控制的控制系统，在CodeWarrior IDE 开发环境中进行软件开发。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器采集来的信号处理、控制算法和策略优化等多个方面，今年光电平衡组增加了路障，对直立小车有了更高的要求。为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，对比了不同方案的优缺点，并利用Matlab以及液晶等工具，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
关键词：智能车，小车机械结构，两轮子平衡，线性CCD循迹，路障，无线通信
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目录
第一章 引言 .................................................................................................................................... 1
1.1“飞思卡尔杯”智能车比赛介绍 ..................................................................................... 1 1.2第八届比赛规则介绍 ....................................................................................................... 2 1.3技术报告章节安排 ........................................................................................................... 2 第二章 系统整体介绍 .................................................................................................................. 3
2.1机械结构介绍 ................................................................................................................... 3 2.2硬件系统的介绍 ............................................................................................................... 4 2.3软件系统的介绍 ............................................................................................................... 5 第三章 机械结构 ............................................................................................................................ 7
3.1 车模简介 .......................................................................................................................... 7 3.2 车模机械调整 .................................................................................................................. 7 3.2.1 车模的固定 .................................................................................................................. 7 3.2.2 车模电路板设计安装 .................................................................................................. 8 3.2.3 车模电池位置的固定 .................................................................................................. 9 3.2.4 线性CCD的安装 ........................................................................................................ 10 3.2.5 电机的调整及编码器的安装..................................................................................... 11 第四章 硬件电路设计 .................................................................................................................. 13
4.1车模电路布板思路 ......................................................................................................... 13 4.2车模电路原理 ................................................................................................................. 13 4.2.1最小系统板 ................................................................................................................. 14 4.2.2 电源主板 .................................................................................................................... 15 4.2.3 车模直立电路模块 .................................................................................................... 16 4.2.4 车模驱动模块 ............................................................................................................ 18 4.2.5 车模编码器测速模块 ................................................................................................ 20 4.2.6 液晶及蓝牙模块 ........................................................................................................ 20 第五章 软件系统设计 .................................................................................................................. 23
5.1 直立控制设计 ................................................................................................................ 23 5.1.1 小车直立模型的建立 ................................................................................................ 23 5.1.2 小车直立控制器的设计与调试................................................................................. 25 5.2速度控制设计 ................................................................................................................. 27 5.2.1速度控制理论 ............................................................................................................. 27 5.2.2 速度控制器设计 ........................................................................................................ 28 5.3方向控制设计 ................................................................................................................. 28 5.3.1 CCD的采样 ................................................................................................................. 28 5.3.2 CCD采集图像的图像处理 ......................................................................................... 30 第六章 开发工具说明 .................................................................................................................. 34
6.1 Codewarrior开发工具简介 ......................................................................................... 34 6.2 基于MATLAB的参数计算及仿真 ................................................................................... 34
IV
第七章 总结 .................................................................................................................................. 37 参考文献 ........................................................................................................................................ 38 附录 ................................................................................................................................................ 40
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