北京建筑工程学院1队技术报告

第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：北京建筑工程学院队伍名称：北京建筑工程学院1队参赛队员：孟兴旺黄虎山平原带队教师：张雷李正北京建筑工程学院1队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三届“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：北京建筑工程学院2北京建筑工程学院1队技术报告摘要本文主要阐述了飞思卡尔智能车的核心控制器的设计内容，该智能车的核心控制器是飞思卡尔智能小车的重要组成部分。它能实现小车的寻迹、转向、车速等控制。首先，该论文对智能小车的背景及智能控制做了简单介绍，分析了其研究的意义、系统的设计要点和要达到的目标，智能车的硬件电路搭建，软件程序的编写。然后结合实际利用Protel完成基于MC9S12DG128单片机控制器的昀小系统原理图和PCB图。关键词：飞思卡尔智能车、硬件搭建、软件算法、Protel、MC9S12DG128、PCB北京建筑工程学院3北京建筑工程学院1队技术报告目录第一章绪论.........................................................51.1智能车的概述....................................................................................................................51.2智能控制的发展................................................................................................................61.3智能车与“飞思卡尔”智能车........................................................................................61.4智能车大赛及我们设计内容............................................................................................7第二章总体设计....................................................102.1智能车系统分析..............................................................................................................102.2智能车硬件分析..............................................................................................................102.2.1核心控制模块......................................................................................................112.2.2电源管理模块......................................................................................................112.2.3路径识别单元......................................................................................................122.2.4速度检测模块........................................................................................................162.2.5舵机控制模块........................................................................................................182.2.6电机驱动模块........................................................................................................19第三章软件设计..................................................233.1软件设计环境.................................................................................................................233.2软件整体设计方案.........................................................................................................243.3程序模块介绍.................................................................................................................273.3.1初始化.................................................................................................................273.3.2摄像头图像数据采集以及处理.........................................................................293.3.3速度采集以及速度控制.....................................................................................303.4本章小结.........................................................................................................................32第四章MC9S12DG128单片机和外围电路集成............................334.1Protel.............................................................................................................................334.2对核心控制器的集成规划..............................................................................................354.3基于MC9S12DG128单片机昀小化系统外围电路的原理图...........................................364.4基于MC9S12DG128单片机昀小化系统的PCB图.............................................................43参考文献...........................................................56北京建筑工程学院4北京建筑工程学院1队技术报告第一章绪论1.1智能车的概述1953年，美国BarrettElectric公司制造了世界上第1台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”。这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。在20世纪70年代和80年代初，“智能车”的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发。现在随着社会的发展智能控制已经融入到了我们的学习和生活之中，它给我们带来了很多的方便，所以研究它对于我们的有着重要的意义。飞思卡尔智能车就是用微控制器芯片作为主控芯片的智能模型车设计作品，它可以由红外光电传感器或视频采集等诸多的方法来实现路径识别，通过对小车速度的智能控制，使小车能按照任意给定的黑色引导线平稳地寻迹并完成规定路径，这种智能车涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科，其中智能控制是很重要的环节。智能控制能在无人干预的情况下自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控北京建筑工程学院5北京建筑工程学院1队技术报告制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。1.2智能控制的发展智能控制的发展是随着人工智能和计算机技术的发展而兴起的，自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支经过一定的发展已经能够结合起来，建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。1.3智能车与“飞思卡尔”智能车城市公共交通是与人民群众生产生活息息相关的重要基础设施。然而，目前世界上许多大城市都面临着由私人汽车过度使用而带来的诸多问题，例如道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等，这些问题严重降低了城市生活的质量。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段。智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的北京建筑工程学院6北京建筑工程学院1队技术报告研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，将极大的保护驾驶员的安全。第三届“飞思卡尔”杯全国智能车竞赛为我们提供了标准的汽车模型，直流电机和充电式电池，要求完成大赛要求任务。对于我们的智能小车来说现在的核心控制器的设计和制作主要是使用分离模块化的方法,我们所作的就是将各个控制单元(检测单元,处理单元,控制单元等)组合起来,共同集成一个昀小化的控制器也就是一块电路板.虽然目前使用这种