2011电赛全国一等奖报告

12011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（C题）【本科组】2011年9月3日I摘要为了满足可以实现自动驾驶、超车功能的智能小车，进行了各单元电路方案的比较论证及确定，系统以飞思卡尔XS128系列作为智能车的控制核心，通过激光，红外等传感器采集路面信息从而对智能车智能控制，通过蓝牙无线进行两车之间的信息通信，具有稳定，通信速率快的特点，对于小车的动力部分，采用MOS管的H桥进行驱动，驱动电流大。经测试，系统基本完成了题目要求。关键字：智能小车XS128超车控制自动驾驶abstractInordertomeetcanachieveautomaticdriving,overtakingtheintelligencefunctiononthecar,eachunitcircuitoftheschememoreargumentsandsure,systemtoXS128seriesasasmartcarfreescalecontrolcoreoflaser,infrared,throughsuchasroadsensorstocollectinformationandtheintelligentcarintelligentcontrol,throughthebluetoothwirelesstwocarofinformationcommunicationbetween,hasthestablerate,communicationfeaturesfasterincar,thedrivepart,USEStheMOSpipeoftheHbridgedrive,drivecurrentbig.Accordingtothetest,thesystemhasbasicallycompletedthetopicrequest.Keyword:intelligentcarXS128overtakingcontrolautopilotII目录1系统方案...................................................................11.1传感器方案的论证与选择.................................................................................................11.2无线方案的论证与选择.....................................................................................................11.3测速方案的论证与选择....................................................................................................11.4控制系统的论证与选择....................................................................................................22系统理论分析与计算.........................................................22.1控制理论的分析..............................................................................................................22.1.1PID算法..................................................................................................................32.1.2PID计算..................................................................................................................32.2红外测距的计算................................................................................................................42.2.1红外测距所得到的电压.........................................................................................42.2.2红外测距AD值与距离的关系.............................................................................42.3两车之间通信方法.............................................................................................................42.3.1两车之间通信方式..................................................................................................42.3.2通信信息..................................................................................................................43电路与程序设计.............................................................63.1电路的设计.........................................................................................................................63.1.1系统总体框图..........................................................................................................63.1.2电源子系统框图与电路原理图..............................................................................73.1.3传感器电路原理图.................................................................................................73.1.4电机驱动..................................................................................................................83.2程序的设计.........................................................................................................................83.2.1程序功能描述与设计思路......................................................................................83.2.2程序流程图..............................................................................................................94测试方案与测试结果........................................................104.1测试方案...........................................................................................................................104.2测试条件与仪器..............................................................................................................104.3测试结果及分析..............................................................................................................114.3.1测试结果(数据).....................................................................................................114.3.2测试分析与结论....................................................................................................11附录1：电路原理图..........................................................12附录2：源程序..............................................................131智能小车（C题）【本科组】1系统方案本系统主要由激光模块、红外模块、无线模块、电机驱动模块、电源模块组成。这次采用的车模是1:14的高仿车模，目的是能够再现现实中的小车智能控制方案。智能小车系统采用飞思卡尔的16位微控制器MC9S12XS128单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。在选定智能小车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经XS128MCU的I/O口接收后，用于赛车的运动控制决策，同时内部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能小车进行加速和减速控制，以及伺服电机对赛车进行转向控制，使赛车在赛道上能够自主行驶，超车等功能。1.1传感器方案的论证与选择方案一：采用CCD摄像头采集道路信息，并进行处理，方案的优点是采集的信息更为丰富，机械结构简单，缺点是成本较高，软件编程复杂，对单片机速度要就较高。方案二：采用红外进行检测，该方案的优点是硬件简单，可以实现实时控制，但是红外对管前瞻较小，不能对控制进行优先判断。方案三：采用激光传感器，既可以检测到较远距离的路况，处理方式也比较简单，成本较低。综合以上三种方案，选择方案三。1.2无线方案的论证与选择方案一：采用24L01无线方案，24L01方案稳定，成本低廉，但是配置起来较为繁琐。在通信过程中有一定的数据流失现象。方案二：采用蓝牙方案，蓝牙方案低功耗，小体积以及低成本的芯片解决方案使得Bluetooth技术甚至可以应用于极微小的设备中。智能车的行驶过程中，需要实时发出准确的速度信息，所以综合以上两种方案，发现蓝牙的方案较为成熟，稳定，并且能够满足低功耗的要求，选择方案二。1.3测速方案的论证与选择方案一：