飛思卡爾競賽攝像頭組-睿思二隊(duì)(編輯修改稿)
2025-06-19 18:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 2424252626第五章 開發(fā)與調(diào)試27272828第六章 總結(jié)與展望29參考文獻(xiàn)30附錄一：電路原理圖31 1核心控制電路312電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路33附錄二：程序源代碼34第一章 引言第一章 引言現(xiàn)在半導(dǎo)體在汽車中的應(yīng)用原來越普及，汽車的電子化已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 號(hào)文)，高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)主辦“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽，他以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。參賽選手須使用競賽秘書處統(tǒng)一指定并負(fù)責(zé)采購競賽車模，自行采用32位微控制器作為核心控制單元，自主構(gòu)思控制方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括傳感器信號(hào)采集處理、控制算法及執(zhí)行、動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制等，完成智能汽車工程制作及調(diào)試，于指定日期與地點(diǎn)參加場地比賽。參賽隊(duì)伍之名次（成績）由賽車現(xiàn)場成功完成賽道比賽時(shí)間為主，技術(shù)方案及制作工程質(zhì)量評(píng)分為輔來決定。我校在歷屆“飛思卡爾”杯智能汽車比賽都取得了一定的成績。在總結(jié)了往屆的經(jīng)驗(yàn)和不足后，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上重新備戰(zhàn)第八屆大賽。往界的經(jīng)驗(yàn)是以‘穩(wěn)’為主，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上，大膽嘗試，穩(wěn)中求快，在電路設(shè)計(jì)上務(wù)求穩(wěn)定，問題早發(fā)現(xiàn)早解決。在已經(jīng)成熟的技術(shù)上做的更加完善和穩(wěn)定，并對(duì)車模的機(jī)械結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的改進(jìn)與創(chuàng)新，使賽車在穩(wěn)定的前提下能夠更快的完成比賽。 智能車技術(shù)參數(shù)此次比賽選用的B型賽車車模，采用反向行駛方式，即驅(qū)動(dòng)輪在車身前側(cè)而轉(zhuǎn)向輪在車身后側(cè)，因此重心位置以及機(jī)械性能與往屆有所不同，： 賽車主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)路徑檢測方法（賽題組）攝像頭組車模幾何尺寸（長、寬、高）（毫米）前后輪軸離地間隙 電機(jī)型號(hào) RS540電機(jī)轉(zhuǎn)速20000r/min電路電容總量（微法）1824μF傳感器種類及個(gè)數(shù)攝像頭/1 速度傳感器 /1 陀螺儀/1伺服器型號(hào)（舵機(jī)） SD5電池 賽道信息檢測頻率（次/秒）60車模重量賽道檢測精度3mm（近端）、120mm(遠(yuǎn)端)我們團(tuán)隊(duì)采用攝像頭進(jìn)行道路識(shí)別，賽車的硬件電路主要有七個(gè)部分組成：MK60DN512ZVLQ10單片機(jī)，陀螺儀檢測模塊，速度檢測模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電源管理模塊，輔助調(diào)試模塊。 (1) MK60DN512ZVLQ10單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)接收賽道圖像數(shù)據(jù)，賽車速度等反饋信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?，形成合適的控制量來對(duì)舵機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制。 (2) 陀螺儀檢測模塊，是用來檢測賽道中出現(xiàn)的坡道和障礙物； (3)速度檢測模塊，通過編碼器讀取轉(zhuǎn)速值，實(shí)現(xiàn)道路的閉環(huán)控制。(4)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。(5)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向。(6)電源管理模塊給整個(gè)系統(tǒng)供電，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。(7)輔助調(diào)試模塊有Jlink、串口通信等，主要用于賽車系統(tǒng)的程序燒寫，功能調(diào)試和測試，賽車狀態(tài)監(jiān)控，賽車系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行策略設(shè)置等方面。MCU賽道信息速度信息電機(jī)控制舵機(jī)控制輔助調(diào)試 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 智能車軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件對(duì)于賽車來說是最基礎(chǔ)的部分，軟件算法則是賽車的核心部分。如果把一輛車和一個(gè)人做個(gè)類比的話，我們可以說，賽車的硬件結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的身體。賽車的軟件算法相當(dāng)于人的思想。只有“身體健康，思想進(jìn)步”，才會(huì)取得好成績。所以軟件系統(tǒng)對(duì)于賽車來說至關(guān)重要。首先，賽車系統(tǒng)通過圖像采樣處理模塊獲取前方賽道的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)通過速度傳感器模塊實(shí)時(shí)獲取賽車的速度。然后K60 利用邊緣檢測方法從圖像數(shù)據(jù)中提取賽道黑線，求得賽車于黑線位置的偏差，接著采用PID 方法對(duì)舵機(jī)進(jìn)行反饋控制，并在PID算法的基礎(chǔ)上，整合加入模糊控制算法，有利于對(duì)小車系統(tǒng)的非線性特性因素的控制。最終賽車根據(jù)檢測到的速度，結(jié)合我們的速度控制策略，對(duì)賽車速度不斷進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂普{(diào)整，使賽車在符合比賽規(guī)則情況下沿賽道快速前進(jìn)。 系統(tǒng)的軟件方框圖 本章小結(jié)本章主要介紹了大賽的背景和賽車整體
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