北京科技大学天津学院光电组技术报告

第五届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技术报告

学校：北京科技大学天津学院

队伍名称：北京科技大学天津学院战鹰队

参赛队员：杨柳

王宇喆

蔡少东

带队教师：叶振楠

第四届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

关于技术报告和研究论文使用授权的说明

本人完全了解第五届“飞思卡尔”杯全国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。

参赛队员签名：

带队教师签名：

日期：

第五届全国大学生

目录

摘要...............................................................................................................................VI Abstract..............................................................................................................................VII 引言.. (8)

第一章系统总体方案设计 (9)

1.1系统总体框图 (9)

1.2 机械结构及软件部分概述 (10)

第二章硬件电路设计 (11)

2.1主控板的设计 (11)

2.1.1 电源管理模块 (12)

2.1.2 BDM模块和晶振模块 (13)

2.1.3接口模块 (14)

2.2电机驱动模块 (15)

2.3传感器部份电路 (15)

第三章总体理论分析及算法实现 (17)

3.1 理论分析 (17)

3.1.1路径识别算法分析及选定 (17)

3.1.2基于光电传感器排布理论分析 (18)

3.2数字传感器接收防干扰算法 (20)

3.2.1自然光干扰的消减 (21)

3.2.2传感器之间的干扰的消减 (22)

3.3 舵机控制算法 (22)

3.4电机PID速度控制算法 (23)

3.4.1测试控制响应曲线及电机转速相关参数 (23)

3.4.2 PID控制及参数整定 (25)

3.4.3速度分配 (26)

第四章机械结构部份的设计及调整 (27)

4.1 车体机械建模 (27)

4.2车模转向舵机机械结构的设计 (27)

4.3 车模机械调整 (28)

4.4光电编码器的安装 (29)

第五章仿真与调试 (31)

5.1仿真系统 (31)

5.2智能汽车实时监控系统 (31)

第四届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

结论 (33)

参考文献 (34)

附录A (35)

摘要

随着智能交通系统（ITS）的研究在各国越来越被重视，智能汽车的控制技术也成为一项新兴技术，教育部决定举办基于高速发展的智能汽车技术为背景的“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车大赛。

本设计以第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车大赛为背景，以组委会指定的仿真车模为平台，搭建了一个基于MC9S12XS128单片机的智能汽车控制系统。该系统综合了传感器技术，自动控制技术，信号处理技术，单片机技术，使车模能够以最合适的速度自主循线，在碰到传感器盲点时能主动找正，实时判断车体是否处正常状态并及时修正。

该系统以飞思卡尔公司的MC9S12XS128作为核心处理器，采用调制后的光电传感器以分时工作的方式对赛道进行识别，极大的提高了模型车的抗干扰性与前瞻性。采用PID算法稳定电机转速，使车具有更强的稳定性与瞬时提速性能。在智能汽车的调试过程中，使用上位机利用无线通信技术对智能汽车的状态进行实时监视，有效提高了调试的效率。

本系统显示了高度的智能化、人性化，并且具备良好的安全性、稳定性，可以为无人驾驶汽车的后续研究提供经验。

关键字：智能汽车，S12，传感器，PID，赛道记忆算法

Abstract

With the study of the Intelligent Transportation System in the States are being taken seriously, Intelligent vehicle control technology has become an emerging technology. With the fast development of the intelligent vehicle technology, The Ministry of Education holds the “Freescale Cup” National Univ ersity Smart car Competition.

This design builds an intelligent vehicle control system based on the MC9S12XS128 microcontroller by using the Matiz simulates car as platform; The system combines sensor technology, automatic control technology, signal processing technology, microprocessor technology. It can make car automatic drive along the runway. When it meets blind spot it takes initiative to look for the way. It also can monitor car’s performance and timely modify the drive parameter.

The model system adapted MC9S12XS128 clip by Freescale as the central processor. The system identifies the game road by a modulated photosensor through time-sharing functioning mode, which greatly improves the system’s ability of anti-jamming and pre-judging. Furthermore, the system takes advantage of the PID arithmetic, as well as Road-Memeory arithmetic, that enables the model system to acquire better stability and capacity of instantaneous acceleration, with the help of the brake controlling techniques of mimetic ABS and EPS system. During the debugging period, the author adapted wireless communication techniques to monitor the status of model system, which improved the efficiency of the debugging.

The model system syncretizes intelligence and humanity, and shows outstand ing security and stability. The system provides valuable experiences for further researches in coming future.

Key Word: Intelligent Vehicle, S12, Sensor, PID, Road-memeory arithmetic