作者:南京师范大学 刘逸然 张程 李昊燃
指导教师:沈世斌
作品简介
摘要
本文以第五届全国大学生智能车竞赛为背景,利用Freescale半导体公司生产的16位单片机HCS12和摄像头的配合来实现自动识别道路,让赛车可以在特定的跑道上行驶。通过摄像头的成像原理,把它采集的数据通过电子线路传送到单片机,在单片机内计算出赛车面对的道路,选择最优行进路线,并采用优化后的模糊控制策略使赛车能够快速安全的行驶。此系统是一个软硬件与机械相结合的复杂整体,其中硬件主要包括电源管理模块、电机驱动模块,速度测量模块、辅助调试模块、图像采集处理模块、舵机控制模块和单片机模块等;软件需要解决单片机初始化程序、速度测量程序、速度设定程序、速度控制程序、舵机控制程序、图像识别程序等方面的内容,另外,本届比赛对机械的改进和创新也成为提高速度必不可少的组成部分。
关键词:Freescale、单片机、摄像头、机械设计
第一章 引言
1.1背景介绍
现在半导体在汽车中的应用原来越普及,汽车的电子化已成为行业发展的必然趋势。受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 号文),高等学校自动化专业教学指导分委员会主办“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛,他以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。
参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模,自行采用16位微控制器作为核心控制单元,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,完成智能汽车工程制作及调试,于指定日期与地点参加场地比赛。参赛队伍之名次(成绩)由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术方案及制作工程质量评分为辅来决定。
我们学校已经参加了两届“飞思卡尔”杯智能汽车比赛,也取得了一定的成绩。在总结了往届的经验和不足后,我们在此基础上重新备战第五届大赛。往界的经验是以‘稳’为主,我们在此基础上,大胆尝试,稳中求快,在电路设计上务求稳定,问题早发现早解决。在已经成熟的技术上做的更加完善和稳定,并对车模的机械结构做出相应的改进与创新,使赛车在稳定的前提下能够更快的完成比赛。
1.2赛车总体介绍
1.2.1 智能车技术参数
此次比赛选用的B型赛车车模采用1/16的仿真越野车模。赛车本身是四轮驱动,而机械结构也比A型车模更加复杂,四驱车优点明显,对于跑到的适应性高,而且稳定易于控制,但前后差速的调整较为繁琐复杂,一旦调整不平衡,就会出现滑尺、打尺等现象,使车子性能下降,无法正常运动,因此,我们的赛车选用后轮驱动方案,前轮只用于转向控制,这样只需要将后轮差速调整好就可以了,具体车模数据如表1.1:表1.1 赛车主要技术参数
项目 |
参数 |
路径检测方法(赛题组) |
摄像头组 |
车模几何尺寸(长、宽、高)(毫米) |
310mm/160mm/190mm |
车模轴距/轮距(毫米) |
179mm/159mm |
车模平均电流(匀速行驶)(毫安) |
2100mA |
电路电容总量(微法) |
1600μF |
传感器种类及个数 |
摄像头/1 速度传感器 /1 |
新增加伺服电机个数 |
1 |
赛道信息检测空间精度(毫米) |
3mm(近端)、120mm(远端) |
赛道信息检测频率(次/秒) |
30 |
主要集成电路种类/数量 |
LM1117/3 ov7620/1 LM2576 LM393 MAX232/1 tlc5510 |
车模重量(带有电池)(千克) |
1.2 |