山东大学威海分校奔牛队.doc

第三届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车邀请赛
技术报告
学校: 山东大学威海分校
队伍名称: 奔牛队
参赛队员: 李万军
王健
肖东光
带队教师: 毕云峰
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第三届“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:
摘要
第三届全国大学生智能车竞赛要求采用指定的标准车模,以Freescale半导体公司生产的8位或16位单片机控制赛车在未知赛道上完成快速自主行驶。该项赛事紧跟汽车技术智能化发展趋势,对提高参赛大学生动手能力具有重要意义。
本系统选用 MC9S12DG128B作为唯一的处理、控制单元,采用CMOS摄像头对赛道图像进行采集,以双边缘提取算法获得黑色引导线位置,用比例方式控制舵机的转向,通过速度传感器获取智能车当前速度,采用Bang-Bang算法控制电机驱动芯片MC33886实现对智能车速度的控制。对机械结构进行了合理改装,对传感器、硬件电路的安装进行了精心设计。实验表明,目前系统在硬件电路稳定性、机械结构调整、驱动电机控制、舵机控制、赛道信息提取和处理上都获得了较好的效果。
关键词:智能车,CMOS摄像头,边缘检测,速度传感器,Bang-Bang控制
目录
摘要 III
目录 IV
第一章 引言 1
第二章系统整体设计 3
3
系统软件结构 4
第三章机械结构调整 5
齿轮传动机构的调整 5
舵机的基本资料: 5
舵机的机械调整 6
第四章硬件电路部分 7
7
降压电路部分 7
升压电路部分 9
视频分离部分 9
摄像头的工作原理 10
摄像头的两个重要指标 11
视频分离电路的设计 11
电机驱动部分 12
驱动芯片33886使用概述 12
13
测速部分 14
PCB布板说明 14
15
第五章软件部分 17
时钟与视频采集部分 17
黑线提取 17
舵机控制 19
测速部分 20
速度控制 20
速度控制 20
速度分配 20
起始线检测 21
第六章总结与展望 23
总结 23
车模技术指标 23
不足之处和改进方向 24
参考文献 25
附录:源代码 27
引言
进入21世纪以来,随着信息技术的飞速发展,形形色色的智能技术在汽车上得到推广应用,充分体现出其安全、可靠、舒适、方便及快捷的优越性能。
作为全球最大的汽车电子半导体供应商,飞思卡尔一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。飞思卡尔在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。飞思卡尔的S12 是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。例如引擎管理、安全气囊、车身电子、汽车网络和资讯娱乐等。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛今年将是第三届了。智能车的方案有两种:光电管和摄像头。基于反射式的红外传感器的光电管方案具有较高的可靠性和稳定性,且易于单片机处理。虽然本次大赛可以使用的传感器大多为16个,但光电传感器本身存在这检测距离近的问题,硬件电路复杂且不能为智能车提供远方的路径信息;另一方面由于为了获得远方的路径信息而需要将红外传感器伸的尽可能远,从而增加了智能车在高速行驶时的转动惯量,制约了智能车的行驶速度。
相比之下,基于面阵图像传感器的摄像头方案具有更大的优势。摄像头传感器的成像是一个平面,无论水平还是垂直分辨率都很高,具有探测距离远的优势,能够尽可能早的感知前方的路径信息并进行预判断,是最理想的路径检测传感器。不过使用摄像头传感器的数据量比使用光电传感器大的多。虽然使用图像传感器数据量相对较大,但可以通过优化数据处理算法来解决这个问题,使用图像传感器是更好的选择。
下面是我们自己的设计情况。
技术报告以智能小车的设计为主线,包括车模机械结构设计、硬件电路设计及图像信息提取与处理、控制算法和策略优化设计等多个方面。共分为六章。其中,