智能小车控制系统的设计

1、智能小车控制系统的设计电气工程学院指导老师：李军红自动化102班李斌目录1234任务与要求硬件设计选题依据与背景软件设计3结果展示选题依据与背景 本课题以全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛为背景在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的32位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器（摄像头）、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一部能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以最短时间跑完全程。 智能小车是在无需人工干预的情况下通过程序实现对小车的启停、行驶方向和速度的控制，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的高新技术综合系统，在工农业生产中已有较多应用。因此，加强对

2、智能小车控制方法的研究具有重要的意义。 选题依据选题依据与背景飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛左图为第八届飞思卡尔智能小车竞赛参赛队伍调试时的照片，其跑道为两边2.5cm黑线和中间45cm白底的KT版。跑道的类型包括：十字弯、坡道、虚线、小S弯、停止线等。任务与要求 选用飞思卡尔单片机为控制核心，制作一台基于摄像头的模型智能小车。其硬件电路设计包括：单片机与外围电路模块、检测电路模块、舵机和电机控制电路模块、远程遥控模块及电源模块等。软件设计包括数据采集、数据处理、速度控制和方向控制等子程序和主程序的设计。系统的主要功能如下：1.能自动沿着轨道循迹前行（轨道为飞思卡尔智能汽车竞赛用轨道），平均速

3、度达到2.5m/s。2.能通过无线遥控控制小车前进、后退、左转、右转，加速、减速和停车等。3.能通过按键切换小车自动循迹和遥控状态。硬件设计系统总体构成硬件设计硬件构成及选型电机驱动：BTN7971缓冲器：74LS244电源芯片：ASM1117核心控器：K60摄像头：OV7620光电编码器：欧姆龙500线AB双向数字舵机：S-D5无线模块：NRF24l01硬件设计PCB板制作PCB板的形状需要切合小车的外形，同时需要做到体积小，重量轻硬件设计实物电路板的制作电路板要确保接口处的稳定性，做好散热工作，大电流处保护工作软件设计方向控制流程图软件设计方向控制之直道或小弯方向值=(C-B)偏心值 +

4、(B-A)弯度值)/比例值其中调节参数：心值为1，弯度值为1，比例值为2上图： (160-160)1 +(160-160)1) / 2=0下图： (160-100)1 +(100-130)1) / 2=15 图像高度60个像素点 宽度319个像素点 ABC值为从左数起的像素值 (56,160)(2,160)(56,130)(2,160)(2,100)上图值为0方向设为不转下图值为15设为方向左转软件设计方向控制之直道或小弯 方向值=(C-B)偏心值 + (B-A)弯度值)/比例值 (160-220)1 +(220-190)1) / 2 = -15(56,190)(2,220)上图方向值-15为

5、所以向右转，因为是直道所以向中心小幅度靠拢，可以想象当上图的图像是一个向左转的小弯时，即A点与C点在同一垂直线上时车是走直线的，也即虽然靠左但是个左玩，直走当然没问题，这样同时又解决了切弯的问题，即最优路径。(2,160)软件设计方向控制之大弯半径为50cm的弯半径为70cm的弯软件设计方向控制之大弯 方向值=(C-B)偏心值 + (B-A)弯度值) D大弯值)/比例值 其中调节参数：大弯值为1 上式中D，左弯取正右弯取负 (160-170)1 + (170-90)1) + 10 1 ) /2 =40 上图方向值40为所以向左转，这样可以很好的解决在不同弯度下小车的转向大小，通过调节参数“大弯

6、值”的大小很好的调节，同时也可以通过E值来进行行驶路径的微调。(45,90)(2,160)(2,170)10软件设计方向控制之特殊情况十字弯或虚线的情况补齐中间线然后当直道小弯处理 小S弯如图中如果看近处是一个向右的弯，但是视野远了之后则会向左转，这样就导致小S弯实际跑起来就像一条直线一样。软件设计速度控制流程图软件设计速度控制策略 减速时用比例控制可以在差距比较大的时候快速调节，当两者差距比较小的时候又可以比较缓慢的调节，实现平滑的调节。当速度下降到安全速度时，马上给一个高速PWM。从图中可以看出速度无超调，即能满足小车安全平稳过弯，又能出弯提前加速，从而提高了小车的平均速度。t /sV/ m /s前方为弯道进入比例控制达到安全速度后直接给一个高速PWM软件设计软件总体流程图 遥控器端也安装NRF24L01模块，其控制器使用的是MSP430，按钮为电位器。遥控器为发送方，设置为每隔20ms发送一次相关控制信息，当没有控制信息的时候也照样发送信息， 小车在每个控制周(16.6ms)期接收一次无遥控器数据，并将无线模块发送的值还原并做映射。结果展示 经过几个月的制作，最终小车完成成了全部任务。