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　　作者：青岛理工大学 陈柏林 张国瑞 王鹍鹏

　　指导教师：秦臻 韩林

　　作品简介

　　引 言

　　全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励大学生创新的一项科技竞赛活动，所以深受当代大学生的喜爱。竞赛要求在规定的汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动模块以及编写相应控制程序，制作完成一个能够自主识别道路的模型智能车。智能汽车竞赛的赛道路面为宽度不大于50cm的白色面板，赛道两边有宽2.5cm连续黑线作为判断线。各支参赛队员的目标是模型智能车需要按照规则以最短时间完成单圈赛道。

　　我们在这份技术报告中，主要通过对整体方案、机械结构及安装、硬件、算法、传感器等方面的介绍，详细阐述我们“天使之翼”在此次智能车竞赛中的思想和创新。具体表现在电路的创新设计、算法以及辅助调试模块等方面的创新。我队成员全部来自自动化工程学院，在准备比赛的过程中，队员配合默契，不断查阅大量的专业资料，反复地调试智能车的各项参数。从赛区预赛、决赛到进国赛所有队员都为此次智能车竞赛付出了艰苦的劳动。这份报告凝聚着青岛理工大学全体队员的心血和智慧。

　　第一章 绪论

　　1.1 概述

　　“飞思卡尔”杯智能车系统涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等多个学科的知识。智能车的自动运行需要自动控制器的控制，自动控制器是以飞思卡尔单片机为核心，配合有传感器、电机、舵机、电池以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制智能车高速稳定地运行在赛道上。赛道表面为白色，跑道两侧为2.5cm黑线。赛道形状不确定，这就要求智能车能够适应所有类型的赛道，显示出了智能车的智能性。设计自动控制器是制作智能车的核心环节，在保证智能车可靠稳定运行的前提下，电路设计尽量简紧凑，以减轻系统负载，提高智能车的灵活性，同时应坚持充分发挥创新原则，简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为要前提，实现智能车快速运行。作为能够自动识别道路运行的智能汽车，车模与控制器可以看作一个自动控制系统。

　　一个自动控制系统可以分为传感器，信息处理，控制算法，执行机构，速度反馈五个部分组成。其中，以单片机为核心，配有传感器、测速电路，执行机构以及它们的驱动电路构成了控制系统的硬件;信息处理与控制算法由运行在单片机中的控制软件完成。因此，自动控制器的设计可以分为硬件电路设计和控制软件两部分。

　　硬件电路设计完成后，又需要将硬件电路安装在智能车上，这就需要设计机械结构，不仅安装硬件电路需要机械结构，而且为了保证智能车系统能够稳定可靠的运行，车体的机构改装也非常重要，车轮的调校对于B型车模来说至关重要，尤其是车前轮的调校。另外，舵机的传动机构的改装也非常重要，原则是：传动机构简单，传动力矩大，反应速度快。尽管机械结构的改装没有固定的套路，但经过多次调试分析，也总结出了一些机械结构的设计方法。将智能车系统组装完成后，需要进行系统的调试，软件需要适应机械结构和硬件电路，机械结构也要适应软件，这就需要调试系统，需要花费较多的时间去调试智能车，以使其

　　适应不同形式的赛道，并尽可能地使其稳定可靠。

　　1.2 本文主要内容及章节安排

　　此技术报告主要介绍智能车的设计过程，主要包括机械安装、硬件电路、软件设计、调试与分析等。第二章：系统总体设计方案，主要介绍系统总体框

　　图，并简要介绍机械结构、硬件电路、软件等各部分的设计。第三章：机械结构设计，主要介绍转向舵机的安装、车前轮的调校、车底盘的调整、传感器的安装以及测速模块的安装等。第四章：硬件电路设计，主要介绍飞思卡尔单片机系统、电源模块、激光传感器电路、驱动电路、测速电路的设计等。第五章：软件设计，主要介绍主程序流程、各模块初始化、舵机与电机的控制策略等。第六章：介绍模型车主要技术参数。第六章：系统调试与分析。主要介绍在调试过程中发现的问题，以及在以后的设计中需要注意的问题。总结与展望：主要介绍了本智能车设计的特色以及创新点，并对以后智能车的改进提一些想法。

全文请访问：光电组 青岛理工大学—天使之翼 技术报告.doc。