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作者：大连理工大学 温建月 杜雯菁 沈潋

指导教师：吴振宇 李航

      作品简介

　　第一章 引 言

　　随着电子信息技术的迅猛发展，越来越多的自动化设备开始进入到人们的生产生活中，嵌入式系统的快速发展为开展智能研究提供了更广阔的平台。在工业生产、科学探索、救灾抢险、军事等方面，人工智能发挥着越来越重要的作用，在此背景下，智能控制策略变得尤为重要。

　　“飞思卡尔”杯全国大学生杯智能汽车竞赛是国家教学质量与教学改革工程资助项目，以飞思卡尔半导体公司生产的16位或32位单片机为核心控制模块，通过利用不同类型的传感器识别道路、设计电机驱动电路以及编写相应程序，制作一个能够自主识别道路的汽车模型。竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是一个涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛，对学生的知识融合和实践能力的提高，具有良好的推动作用。

　　本车采用第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛组委会指定的汽车模型作为研究平台，以32位单片机Kinetis 60 MK60DN512ZVLQ10作为主控制单元，运用IAR软件作为开发工具进行智能控制策略研究。道路信息检测模块采用CCD传感器摄像头，CCD 在工作稳定性、分辨率、价格等方面均优于CMOS摄像头。

　　令人兴奋的是，本届比赛组委会第一次开放32位处理器—Kinetis系列和Coldfire系列，这对研究更为复杂完善的算法提供了便利的条件。我们选择的K60处理器功能强大，扩展丰富。Kinetis系列微控制器是飞思卡尔公司于2010年推出的基于ARM Cortex-M4内核的微处理器，提供了诸如支持数字信号处理，直接内存访问，多用途时钟发生器。1 8通道PWM定时器，2 2通道正交解码器，低功耗定时器等强大丰富的功能。我们使用的微处理器稳定运行在100MHz，拥有512KB的程序Flash空间，非常适合处理数据量大，速度要求快的摄像组智能车。

　　与第六届的比赛不同，本届车模改为单一电机，且配备的机械式差速器。因此单片机只需要一个脉冲累加器进行速度检测。本车采用采集精度高、运行稳定、结构简单轻便、占用空间小的霍尔传感器组成速度检测模块，实现对小车速度的实时准确监控。

　　在电源模块设计中，由于CCD传感器对电压要求较高，要达到12V，LM2940和LT1085已经不能够满足要求，因此采用LT1946稳压芯片将电池电压稳压到12V来对CCD传感器进行供电。

　　CCD传感器数据处理电路主要部分为TVP5147M1和模数转换。由于CCD传感器输出的是复合信号，因此需要用TVP5147M1进行视频信号的分离，主要为行信号与场信号的分离以及奇偶场的识别等，模数转换的作用是将CCD传感器输出的模拟信号转换成数字信号。

　　控制策略是本文论述的重点，经过大量的试验后，我们决定采用以偏差为主，斜率为辅的策略计算转向角度，经过长时间的调试，这种转向策略转向灵敏，能够达到预期的效果。

　　本文将主要从智能车机械结构设计，硬件电路设计和控制策略等方面全方位展示我们制作的智能车，各章节主要内容安排如下：

　　第一章， 引言部分。主要介绍相关背景常识和智能车的主体结构布局。

　　第二章， 机械结构设计部分。主要介绍智能车前轮角度的调整，CCD传感器和舵机的安装以及对轮胎的处理。

　　第三章， 硬件电路部分。主要介绍智能车硬件方案设计与各项电气特性，以模块为单元，逐一介绍。

　　第四章， 图像采集部分。主要介绍智能车摄像头采集图像的方式与特点。

　　第五章， 控制策略部分。主要介绍舵机和电机的控制策略，以及为了提高速度而进行的路径优化，速度控制策略。

　　第六章， 调试相关部分。主要介绍调试过程中所使用的上位机、蓝牙模块等。

　　第七章， 结论部分。主要介绍智能车制作的心得体会和仍旧存在的不足之处。

全文请访问：摄像头组-大连理工大学Warm队技术报告.pdf。