【正文】 壓值會(huì)整體很低，不足以提取出真 實(shí)的賽道信息，然而當(dāng)曝光時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，采的像素點(diǎn)電壓值又會(huì)過高，達(dá) 到輸出的 飽和狀態(tài)，可以看到，曝光時(shí)間的確定對(duì)提取穩(wěn)定、真實(shí)的賽道 信息是一個(gè)很 關(guān)鍵的因素。 線性 CCD 的基本檢測(cè)原理 本次大賽，根據(jù)競(jìng)賽秘書處的指定要求，光電平衡組采用的是 Texas 公 司生產(chǎn)的 Tsl1401 系列的線性 CCD。作為智能車控制的核心，無(wú)疑，MCU 的選擇是至關(guān)重要的，將 直接影響到硬件電路的搭建以及程序的整體架構(gòu)。另外主板上留有藍(lán)牙接口，以便觀察小車在行駛過程中的一些變量， 例如電池電壓，行駛速度，車身角度等數(shù)據(jù)。 2 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)概述 CCD 采集賽道信息后傳送給 MK60FX512 控制器處理后，控制器根據(jù)賽道信息 控制舵機(jī)打角及電機(jī)轉(zhuǎn)速，讓智能汽車能準(zhǔn)確的在賽道上前進(jìn)。第七章 車模主要技術(shù)參數(shù)。第一章 引言，概述飛思卡爾競(jìng)賽背景及技術(shù)報(bào)告內(nèi)容；第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，主要介紹了智能車的總體設(shè)計(jì)思路及相關(guān)原理；第三章 車體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括底盤加固、輪胎處理、四輪定位、差速器的調(diào)整、舵機(jī)的安裝等第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括單片機(jī)模塊、電源模塊、CCD 模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、車身姿態(tài)檢測(cè)模塊測(cè)速模塊、輔助調(diào)試模塊等。 內(nèi)容分布本技術(shù)報(bào)告采用先總后分的結(jié)構(gòu)，先對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，然后依 次詳述車體機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件電路和控制算法（軟件）三部分。這屆光電組使用 B 型車模，但與以往不同的是，改掉了以往摩擦力大的 輪胎，禁止使用輪胎橡膠套，而摩擦力又是保證車速的重要因素。該項(xiàng)競(jìng)賽以智能自 循跡小車作為載體，以小車的速度、智能啟停能力和自主尋路及處理能力作為 考核標(biāo)準(zhǔn)，其中由組委會(huì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機(jī)和可充電式電 池，并規(guī)定使用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的 8 位、16 位或 32 位微控制器作 為核心控制模塊，再加上限定范圍的傳感器，由各隊(duì)隊(duì)員自主完成硬件電路 設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝，經(jīng)調(diào)試后到規(guī)定地點(diǎn)進(jìn)行比賽。第九屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽技 術(shù) 報(bào) 告學(xué) 校： 武漢科技大學(xué) 隊(duì)伍名稱： 首安二隊(duì) 參賽隊(duì)員： 韋 天肖 楊 吳光星 帶隊(duì)教師： 章 政0 敏 I關(guān)于技術(shù)報(bào)告和研究論文使用授權(quán)的說明本人完全了解第九屆“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽關(guān)保留、 使用技術(shù)報(bào)告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比 賽組委會(huì)和飛思卡爾半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁(yè)上收錄并公開參賽作品的 設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報(bào)告以及參賽模型車的視頻、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編 纂收錄在組委會(huì)出版論文集中。參賽隊(duì)員簽名：帶隊(duì)教師簽名：日 期：II目 錄第一章 引 言 1 概述 1 內(nèi)容分布 1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)概述 3 控制芯片的選擇 3 線性 CCD 檢測(cè)的基本原理 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 底盤加固 7 輪胎處理 7 四輪定位 8 差速器的調(diào)整 12 舵機(jī)的安裝 13 保護(hù)桿的安裝 15 CCD 的安裝 16 編碼器的安裝 17 檢測(cè)起跑線光電管及加速度計(jì)陀螺儀的安裝 18第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 最小系統(tǒng)版 20 電源模塊 21 CCD 模塊 22 驅(qū)動(dòng)橋模塊 23 車身姿態(tài)檢測(cè)模塊 24 測(cè)速模塊 24 OLED 液晶屏及按鍵、撥碼 25第 5 章 程 序 設(shè) 計(jì) 27III 閾值計(jì)算 27 賽道判別 28 舵機(jī)控制 28 電機(jī)控制 29 PID 介紹 30第六章 相關(guān)工具介紹 32 軟件開發(fā)平臺(tái) 32 藍(lán)牙模塊及超級(jí)示波器 35第七章 車模主要技術(shù)參數(shù)說明 37第八章 總結(jié) 38IV第一章 引言 概述全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾杯”智能汽車競(jìng)賽，以“立足培養(yǎng)、重在參與、 鼓勵(lì)探索，追求卓越”為宗旨，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合知識(shí)運(yùn)用能力、基本工程 實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)大學(xué)生從事科學(xué)研究與探索的興趣和潛能，倡導(dǎo) 理論聯(lián)系實(shí)際、求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神。整個(gè) 系統(tǒng)涵蓋了機(jī)械、電子、電氣、傳感、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制等多方面知識(shí)， 具有很強(qiáng)的實(shí)際考核意義。在這份報(bào) 告中，我們將從總體方案、機(jī)械、硬件、算法等方面詳細(xì)介紹我們的智能車 系統(tǒng)。本報(bào)告的具體組 織方式 如下。 1 第五章 程序設(shè)計(jì)，包括閾值計(jì)算、賽道判別、舵機(jī)和電機(jī)的控制； 第六章 系統(tǒng)開發(fā)工具介紹，介紹了 DXP，IAR workbench 等。第八章 總結(jié)本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)以及在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和解決 辦法。車上裝載了 OLED 屏及蜂鳴器，方便觀察參數(shù)的設(shè)定，及特殊賽道元素是否判斷準(zhǔn)確，極大的方 便調(diào)試。 控制芯片的選擇 根據(jù)賽事組委會(huì)的統(tǒng)一要求，參賽隊(duì)伍可以選用的微控制器芯片包括飛 思卡爾公司提供的 32 位 Kinetics 等系列以及 16 位微控制器和 8 位微 控制器系列。我們是光電組，需要處理 的內(nèi)容包括陀螺儀、加速度計(jì)和 3 個(gè)線性 CCD，數(shù)據(jù)采集頻率較高，于是我 們選擇了 MK60FX512。如下圖： 3 Tsl1401 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖這種線性 CCD 包括一個(gè) 1128 陣列的光電二極管，相關(guān)的電荷放大 器電路和一個(gè)具有能夠同時(shí)對(duì) 128 個(gè)像素點(diǎn)開始曝光、停止曝光的內(nèi)部像 素?cái)?shù)據(jù)保持功能的電路，該傳感器的內(nèi)部控制邏輯要求只有一個(gè)串行輸入 （SI）和一個(gè)時(shí) 鐘信號(hào)輸入端（CLK），一個(gè) AO 口依次輸出各像素點(diǎn)的模 擬量的電壓值信號(hào)。參考往屆技術(shù)報(bào)告，結(jié)合考慮程序處理時(shí)間， 我們決定將曝光時(shí)間定為 8ms，采集的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，能 夠抵抗環(huán)境的干擾。然而，在設(shè)計(jì)時(shí)，畢竟中斷時(shí)間有限，不能將所有的執(zhí)行程序都放入 中斷。而對(duì)于其他需要具有較好的周期性和實(shí)時(shí)性的 控制類函數(shù)，則主要放在了定時(shí)中斷函數(shù)里面，如信號(hào)采集、信號(hào)處理、控 制運(yùn)算、控制輸出等子函數(shù)，這樣以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可以將其稱作 為前臺(tái)。圖 主循環(huán)結(jié)構(gòu)圖 5 中斷結(jié)構(gòu)圖進(jìn)中斷AD 采集及數(shù)據(jù)處理制度向速方出中斷圖 中斷結(jié)構(gòu)圖 6 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在小車的調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)前期車速較低時(shí)，對(duì)小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求并 不高，越是到后期，車速較高的時(shí)候，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求很高。因此，我們隊(duì)小車進(jìn)行了 多方面的改造。對(duì)于前輪的前擺 臂處增加墊盤，調(diào)整后輪軸固定座方向，使底盤盡量低，降低車身重心，這對(duì)智 能車降速轉(zhuǎn)彎及通過障礙物時(shí)非常有利。小車在直道前進(jìn)時(shí)，受到的主要 是靜摩擦力，靜摩擦力越小，說明小車前進(jìn)阻力越??；在轉(zhuǎn)彎處，小車受到的7摩擦力主要為靜摩擦力，輪胎與賽道接觸為小車提供的靜摩擦力越大，小車在 轉(zhuǎn)彎處穩(wěn)定通過的速度也就越大。）同時(shí)減輕車身重量也能提高轉(zhuǎn)彎處的穩(wěn)定速度。我們對(duì)輪胎最初的處理采用自然打磨法，小車 在光滑的地板上跑一段時(shí)間后，輪胎表面的輪胎渣就會(huì)被磨掉，變得光滑平整， 在跑道上輪胎效果較好。這種 方法不僅麻煩，還會(huì)因?yàn)榇蚰ヮl繁，縮短輪胎的使用壽命。我們用水洗干凈輪胎表面的物資，用毛糙的毛巾使勁擦拭輪胎表 面，是表面盡量平整。 四輪定位 汽車的轉(zhuǎn)向車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間的安裝具有一定的相對(duì)位置