西南交通大学-神马浮云队技术报告

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车邀请赛

技术报告

学校：西南交通大学

队伍名称：神马浮云

参赛队员：刘博卢永华常赫

带队教师：蒋朝根龙文杰

关于技术报告和研究论文使用授权的说明

本人完全了解第六届“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：刘博

卢永华

常赫

带队教师签名：蒋朝根

日期：20011.8.14

摘要

本文介绍了半年多来西南交通大学交大车队队员们在准备Freescale智能车大赛过程中的工作努力成果。智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128处理器的S12 环境，软件平台为CodeWarrior IDE 5.0开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的1：10 的仿真车模。文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。

整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计、控制算法和策略优化等多个方面。为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行升级，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

关键字：智能车，电磁，闭环，PID

第一章引言 (6)

1.1研究背景介绍 (6)

第二章技术方案概要说明 (6)

2.1 智能车系统分析 (6)

2.2硬件总体设计流程原理图： (7)

2.3路径识别传感器部分： (8)

2.4电源模块： (12)

2.5驱动模块： (14)

2.6速度控制模块： (16)

2.7起跑线检测电路： (17)

第三章机械结构设计及制作 (19)

3.1车模 (19)

3.2车模改装后整体效果图 (20)

3.3传感器排布特写 (20)

3.4车身特写 (20)

3.5转角舵机改装 (21)

3.6后悬挂特写 (22)

3.7编码器安装 (22)

3.8底板加固 (23)

3.9电机驱动安装 (24)

3.10后轮差速调节 (24)

3.11主控扩展板 (25)

3.12电池改造 (25)

3.13轮子的改造 (26)

3.14舵机臂的改装 (26)

3.15函数发生器 (27)

3.16一代传感器连杆 (27)

3.17横向图谱 (28)

3.18比赛时的连杆 (29)

第四章软件设计说明 (29)

4.1 智能车系统软件结构设计 (29)

4.2 所用模块简介 (30)

4.2.1 时钟模块 (30)

4.2.2 PWM 模块 (31)

4.2.3 串口模块 (32)

4.2.4 AD模块 (32)

4.2.5 ECT模块 (34)

4.2.6中断模块 (35)

4.3赛道提取与赛车控制 (35)

4.3.1赛道提取算法设计 (36)

4.3.2速度策略 (38)

4.4调试环境设计 (39)

5总结 (41)

参考文献 (42)

附录：其余控制程序 (43)

第一章引言

1.1研究背景介绍

教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等大竞赛的基础上，经研究决定，委托教育部高等学校自动化教学指导分委会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛，并成立了由教育部、自动化分教指委、清华大学、飞思卡尔半导体公司等单位领导及专家组成的“第一届‘飞思卡尔’杯全国大学生智能汽车邀请赛”组委会。该竞赛是为了提高大学生的动手能力和创新能力而举办的，具有重大的现实意义。与其它大赛不同的是，这个大赛的综合性很强，是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、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，这对进一步深化高等工程教育改革，培养本新意识，培养硕士生从事科学、技术研究能力，培养博士生知识、技术创新能力具有重要意义。

本次比赛分为电磁、光电与摄像头三个赛题组，在车模中使用透镜成像进行道路检测方法属于摄像头赛题组，利用检测赛道中心电线产生的磁场来进行赛道识别的属于电磁赛题组，除此之外则属于光电赛题组。论文中主要介绍电磁组的智能车制作。

第二章技术方案概要说明

2.1 智能车系统分析

在满足大赛要求的前提下，设计的智能小车所追求的目标就是既快又稳的沿着既定的赛道奔驰，因此智能小车系统的设计主要包括以下两部分：

1、完成智能小车控制器的硬件电路设计，根据大赛要求，调整和改进智能车模的机械结构，最大限度的发挥小车的性能。

2、结合软件算法，使小车转向准确、稳定，能够安全通过各种弯道和十

字交叉路口、坡道。

3、作为能够自动识别道路运行的智能汽车，信息处理与控制算法至关重要，主要由运行在单片机中的控制软件完成。因此，控制软件的设计是智能车的核心环节。

2.2硬件总体设计流程原理图：

MC9S12XS128是系统的控制核心。它负责处理传感器接收到的赛道信息、小车速度等反馈信息，转换为合适的控制量来对舵机与驱动电机进行控制。从而实现对转角和速度的控制，即舵机模块和电机驱动分别受控于XS128主控板，用于实现小车转向和驱动。

电源管理模块主要为单片机及路径识别电路、舵机、驱动电路三大部分提供稳定的直流电源。

路径识别模块由传感器、外围电路和S12的AD模块组成，其功能是获取前方赛道的信息，以供主控板作进一步分析处理。

速度检测模块采用欧姆龙编码器，通过检测赛车的实时车速为赛车的车速控制提供控制量。