6.2.1 路径信息采集处理方法 .................................. 20 6.2.2 舵机转向控制算法 ...................................... 20 6.2.3 速度控制算法 .......................................... 20 6.3 起跑线识别 ................................................ 21 6.4 数学形态学理论概述 ........................................ 21 第7章 智能车调试 ............................................... I 7.1 软硬件调试 ................................................. I 7.2 智能车工作模块调试 ......................................... I 7.2.1 传感器及外围电路的调试 ................................. I 7.2.2 舵机的调试 ............................................. I 7.2.3 直流电机的调试 ........................................ II 7.2.4 整体调试 ............................................. III 7.3 实道调试 ................................................. III 7.4 模型车的主要技术参数说明 ................................... V 总结 ............................................................ VI 致谢 ........................................................... VII 参考文献 ...................................................... VIII 附录1 .......................................................... IX
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第1章 引言
“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛以飞思卡尔HCS12单片机为核心控制模块，引导改装后的模型汽车按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等。
自2006年举办第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛以来，已经成功举办两届。我们在2007年12月份得知比赛通知，并着手组队准备，至今已历经7个月。这是我校首次参加这项比赛，没有经验，手头也没有太多的资料，与其他参赛过的学校相比，我们面临着更多的困难。在这几个月中，在指导老师的悉心指导下，我们克服了种种困难，最终完成了智能车工程制作。经过反复调试，智能车能够在赛道上稳定、快速的行驶，取得了较好的效果。
这份技术报告中，我们小组通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现在电路的创新设计，以及算法方面的独特想法，而对单片机具体参数的调试也让我们付出了艰辛的劳动。全文共分六个部分。第一章为引言，概括介绍了比赛背景及本报告的结构分布。第二章为赛车系统整体介绍，概括了整个赛车系统的组成。第三章为路径识别系统设计，详细介绍了路径识别方法的确定，光电管型号的选定及确定排布方式。第四章主要为硬件电路设计，包括各个模块的电路设计及其功能。第五章为机械结构的调整。详细说明了智能车模机械部分安装及改造、电路板的固定及连接等，并对智能车模开发过程中的系统调试作了简单介绍。第六部分为控制算法及软件实现，详细介绍智能车模控制软件主要理论、算法说明及代码设计介绍等。第七章介绍我我们在调试过程中的一些调试实验，包括红外传感器探测效果实验，舵机转角实验等。最后为总结部分。
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第2章 赛车系统整体设计
2.1 设计思想
本着简单、实用的宗旨，快速、稳定的目的设计了本系统。本智能车系统由单片机模块、电源模块、传感器模块、直流电机驱动模块等组成。其中，伺服电机由7.2v电源直接驱动。单片机核心电路采用的是组委会提供的MC9S12DG128B模块。电源模块完成对整个系统供电的管理。直流电机驱动模块实现对电机的控制驱动。红外传感器模块用来识别路径。单片机系统接受路径识别电路的信号，采用归一化方法进行寻线判断，进而控制转向伺服电机和舵机的工作。
2.2 系统整体框图
电机 后轮 PC机 测速部分 MC33886 MCU BDM 红外传感器 前轮 舵机 LM2940 TPS7350 7.2V 直流 图2.1 系统功能框图
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第二章 赛车系统整体设计
2.3 整体电路设计原理图
图2.2 光电管原理图
图2.3 主体硬件部分原理图
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第3章 路径识别系统设计
3.1 确定检测方法
在小车制作过程中，路径的识别方法的采用时很关键的一部分，它时小车的眼睛，直接影响车小车的速度及控制的实施。道路检测方式有很多中，总体可以分为两类：
(a) 红外检测方式。通过红外发光管发射红外线照射跑道，经过赛道反射回来后，由于白线和黑线吸收红外线的强度不同，不同位置上的红外接收管回接受到强弱不同的红外光，由此可以判断出黑线相对小车的位置利。此种方式电路设计比较简单，速度快，成本低，但精度较低，前瞻距离较短。
(b) 摄像头检测方式。单片机采集道路前面的路线，通过软件处理获取道路的各种信息。这种检测方法电路设计较复杂，软件计算量大，但时其前瞻距离比较大，采集到的参数比较多，控制精度比较高。
由于本次比赛组委会规定光电组和摄像头组分组进行比赛，我们选择红外检测方式来识别路径。
3.2 确定光电传感器
确定了红外检测方式之后，下一步的就是确定光电管的类型。主要由以下几个方案：
方案一: 可见光发光二级管与光敏三级管组成的发射-接收器。这种方案的缺点在于外界环境光源会对光敏三管的工作产生很大影响,很可能造成错误的定位;即使加大发光管的亮度也很难防止外界光的干扰。
方案二: 红外光发光二级管与光敏三级管组成的发射-接收器,将光敏三级管电流变化转变成电压变化信号,再将电压变化信号变成高低电平送至单片机。由于采用了红外光管代替可见光管有效防止了外界光源的干扰,输出信号为开关量有利于单片机对信号的处理;但是每对传感器只能输出两个信息量,在传感器数量和布局受到限制的条件下很难对黑线位置进行精确定位。
方案三: 红外光发光二级管与光敏三级管组成的发射-接收器,将光敏三级管电流变化转变成电压变化信号,再将电压信号送至单片机A/D转换口。这种方式不但有方案二的优点,而且传感器输出的是连续的模拟量,在一定的
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