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第五届“飞思卡尔”杯—摄像头组-山东大学-Router 队

高工
2014-01-23 11:36:02    评分

作者:山东大学  尤海鹏  李江涛  孙超

指导教师:陈桂友  肖保臣

      作品简介

 

  摘要

  本文以第五届飞思卡尔杯智能汽车竞赛为背景详细介绍了智能车系统的软硬件结构和开发流程。采用1:10 的仿真车模,以飞思卡尔半导体公司生产的16 位单片机MC9S12XS128 为核心控制器,在CodeWarrior IDE 开发环境中进行软件开发,使赛车在跑道上沿着黑线以最快的速度行驶。整个系统涉及车模机械结构的设计与调整、系统架构及硬件设计、软件算法和系统调试等多个方面。机械结构介绍了车模轮胎的优化,前轮的定位,舵机调整及摄像头的安放位置调整等环节;硬件方面介绍了单片机的选型,各个硬件模块的设计,其中主要介绍了电源管理模块、摄像头采集模块和电机的H 桥驱动;软件方面则重点介绍了主要资源模块的初始化和PID 算法;最后具体介绍了几个智能车系统的调试工具,重点对SD 卡上位机和下位机进行了详细的介绍。
关键词:MC9S12XS128,摄像头,H 桥,PID,边沿算法


第一章绪论 1.1 课题背景及意义
       随着现代科技的发展,汽车的拥有量越来越多,随之而来的汽车拥堵,车祸频发等一系列安全问题引起了人们的重视。因此,人们对汽车的智能化要求越来越高,汽车生产商也推出越来越智能的汽车,来满足各种各样的市场需求,汽车的电子化和智能化已经成为了行业发展的必然趋势,自2006 年以来每年举行的全国大学生智能汽车竞赛就是在此背景下举行的。
       全国大学生智能车竞赛以迅猛发展的的汽车电子为背景,至今已经发展到了第五届,是一项涵盖控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技创意性比赛,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的长期的推动作用,并且本项赛事对进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识,培养本科生从事科学、技术研究能力同样具有重要的意义,对于高校相关学科学术领域学术水平的提高也有一定的帮助。
       本小组就是搭建基于视觉导航的智能汽车系统,通过摄像头对赛道图像的有效采集,然后再用控制器进一步处理信息,做出相应的决策,控制小车寻迹。这种视觉寻迹系统以其灵活,信息量大等优势成为了未来的寻迹发展方向,在将来智能汽车电子应用上非常有前景,同时在智能机器人、导弹寻迹等方面也有很大的应用空间,在不久的将来将会有其更广大的发展空间。
1.2 整体思路和总体介绍
       本文分章节介绍了智能车系统的各个模块,包括智能车机械机构的设计及调整、智能车系统架构及硬件设计、智能车软件设计方案和系统调试。
       本智能车系统采用飞思卡尔公司的MC9S12XS128 芯片为核心控制器,配合有相应的硬件及驱动电路,组成一个自动控制系统,由摄像头传感器、信息处理、控制算法和执行机构组成。
       在小车的后面安装摄像头负责采集赛道信息,电机传动齿轮上装有光电编码器用来采集车轮的速度,并将信号传到核心控制单元处理后,由PWM 模块产生相应的PWM波形驱动舵机和电机,控制智能车转向,前进和制动。
       在控制算法上,采用位置式PID 和增量式PID 控制舵机和电机,边沿算法和窗口算法采集处理图像黑线,控制转速和转向。

全文请访问:山东大学摄像头组技术报告.pdf




关键词: MC9S12XS128     摄像头     H 桥     PID         

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