第八届飞思卡尔智能车竞赛摄像头组常州大学 疯狂的蜗牛技术报告

关键词：MC9S12XS128
CCD 摄像头
PID
Matlab
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第一章 引言 .......................................................................................................1
1.1 赛事背景 .........................................................................................................1 1.2 车模设计概述 .................................................................................................1 1.3 报告内容框架 ................................................................................................2 第二章 小车的整体设计构思 ...........................................................................3
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6.2.1 摄像头调试方法 .......................................................................31 6.2.2 舵机转角调试方法 ...................................................................31 6.2.3 速度调试方法 ...........................................................................31 6.2.4 调试小结 ....................................................................................31 第七章 第八章 模型车的主要技术参数 .....................................................................32 结论 ...................................................................................................33
参赛队员签名： 崔曙明 蔡瑞万 陈 带队老师签名： 韩福东 日 期：2013 年 8 月 3 日 睿
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摘要
本文介绍了常州大学信息科学与工程学院车队队员们在准备第八届 Freescale 智能车大赛过程中的工作成果。智能车的硬件平台采用 MC9S12XS128 处理器的 S12 环境，软件平台为 CodeWarrior IDE5.1 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。整个系统设计车 模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法等多个方面。本车系 统以 MC9S12XS128 微控制器为核心，通过 CCD 摄像头检测模型车的运动位置 和运动方向，用编码器检测模型车的速度。我们对图像进行硬件二值化处理， 对赛道图像进行识别。使用 PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的角度， 完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高智能车的行驶速度和 可靠性，我们使用了 Matlab 仿真平台和无线模块、按键和液晶显示器等调试手 段，进行了大量底层和上层测试。
2.1 小车的硬件设计概论 .....................................................................................3 2.2 小车软件设计概论 .........................................................................................4 第三章 车模机械布局和调整 .............................................................................5 3.1 舵机的安装及前轮的调整 .............................................................................5 3.1.1 舵机的安装 ..................................................................................5 3.1.2 前轮的调整 ..................................................................................6 3.2 底盘设计 ........................................................................................................7 3.3 摄像头的安装 .................................................................................................7 3.4 编码器的安装 .................................................................................................8 3.5 车模整体的构架 .............................................................................................9 第四章 小车的硬件设计 ................................................................................... 11 4.1 硬件设计方案 ............................................................................................... 11 4.2 电源电路设计 ...............................................................................................12 4.3 图像信号处理电路 .......................................................................................13 4.4 驱动电路 .......................................................................................................13
5.1 赛道边界线采集 ...........................................................................................17 5.1.1.单行图像数据采集 ....................................................................17 5.1.2 边线提取 ...................................................................................18 5.1.3 求出赛道左右边界外的面积 ....................................................18 5.1.4 路径选择 ....................................................................................18 5.2 特殊赛道的识别即处理 ...............................................................................19 5.3PID 控制算法介绍 .........................................................................................21 5.3.1 位置式 PID ................................................................................22 5.3.2 增量式 PID .................................................................................22 5.3.3 PID 参数调节 .............................................................................23 5.4PID 舵机控制 .................................................................................................24 5.5PID 电机控制 .................................................................................................25 第六章 系统调试 ...............................................................................................26 6.1 调试工具介绍 ..............................................................................................26 6.1.1 IDE 环境介绍 .............................................................................26 6.1.2 无线蓝牙串口模块 ...................................................................27 6.1.3 上位机 .......................................................................................28 6.2 调试方法介绍 ..............................................................................................31
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛
技术报告
学 队
校：常州大学 伍：疯狂的蜗牛 蔡瑞万 陈睿
参赛队员：崔曙明 带队老师：韩福东
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国哦大学生智能汽车邀请赛关于保 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。
IV
4.5 辅助调试电路 ...............................................................................................15 4.6 硬件电路部分小结 .......................................................................................15 第五章 软件系统设计 .....................................................................................16