摄像头-邮电同心队

关于技术报告和研究使用的说本人完全了解第五届“飞思”杯大学生智能汽车邀请赛关保留、使用日期目第一章引 第二章系统硬件和机械结构设计与实 主 测速传感器……………… 智能车机械结构的实 32.3.1头的安 5第三章软件系统设计与实现.........................................................................................1 3.2图像信号方法 转向及速度控制算 第四 系统联 开发工具....... 第五章总 参考文献..................................................................................................................................2...................................................................................................................2第一 引按照比赛规则，我们的智能小车在设计制作完成之后，能够通过模拟用了以16位的MC9S12X128MAA微控制器为来处理数据，在软件上为了稳PID和仿真上，我们使用了无线传输模块来把头的实时数据及时的传输到PC端，然后我们根据收集的数据来对赛道信息进行提取，用软件和Proteaus软件来对数据进行分析，得出最佳的控制策略。第二章系统硬件和机械结构设计与硬件电路设计方可靠性是系统设计的第一要求，我们对电路设计的所有环节都进行了电磁兼容性设计，做好各部分的接地、、滤波等工作，将高速数字电路与模拟电路分开，使本系统工作的可靠性达到设计要求。系统结构框图如围电舵测速光电图2.1控制系统总图图2.2智能车系统和结构总为了尽量减轻整车重量，降低车体重心位置，应使电路设计尽量简洁，们在对电路进行详细、彻底地分析后，对电路进行了大量简化，并合理设计4次制作B，硬件电路设计的具整个能控制统二分成的S2的最系板和板。最小系统板可以插在主板上组成信号、处理和电机控制单元。为了减小电机驱动电路带来的干扰，我们把控制单元部分和电机驱动部分分开，以S12为的单片机最小系MC9S12XS128MAA单片机，80为调试方便我们加入了串行通口。图2.3单片机最小系统板电路原理主板上装有组成本系统的主要电路，它包括如下部件：电源稳压电路、同步分离电路、比较器转换电路、头接口、舵机接口、电机驱动器接口、光电测速接口、键盘接口、模块接口、电源接口、单片机最小系统板插座、跳线、指示灯、按键、开关等。电源模块主要有：主电源、舵机电源、头电源、电机驱动电源、传感主控制板电源：主控制板主要使用5V供电，其中主要包括微控制器电源、分离电路电源、测速传感器电源。5V电源由稳压5V稳压模

图2.4电源管理模5V电压，主要为微控制器、信号处理电路以及部分接口电路提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量大于500mA，所以我们选择了LM2940进行5V

12V稳压模

图2.5LM2940采用了MC34063A进行升压的方法，将电压提高到12V，使头能正常工

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SC827SE36SC827SE36VTC45GND3120AK3图像信息模

图2.6 图像信息模块主要由头、分离模块和A/D转换器组成检测赛道相对车模的偏移量、方向、曲率等信息是实现车模自主沿赛道运行基础，获取，更远，更精确的赛道信息是提高车速的关键。采用CMOS摄为了稳定图像信息，CPU需要根据行、场同步信号启动A/D转换器，LM1881是同步分离，它可以直接对电视信号进行同步分离，准确这些信号都是图像数字所需要的同步信号，由此便确定点在哪一场， 信号b复合同步信号c垂直脉冲输出信号d奇/偶场信图2.7LM1881输入、输出信

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图2.8 通过电机驱动模块，控制驱动电机两端电压可以使车模加速运行，也对车模进行制动。在比赛中并不需要车模，但需要电机提供反向力矩以实现制动，通过比较我们采用BTS7960作为电机驱动，BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成。BTS7960通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A，频率可达25KHZ，非常适合飞思智能车直流电机驱动（两片可构P27PP27P8211图2.9在选择头时，我们参照上届比赛的经验和前两届比赛各参赛队的摄像头选择，对目前可选的各种头进行了比较。目前市面上常见的头主要有CMOS和CCD两种，上届比赛我们采用的是CMOS头。CCD头具有对比度高、动态特性好的优点，但需要工作在12V电压下，对于整个系统来于耗电，但是图像稳定性较好；CMOS摄 照度：0.2LUX；镜头及视角：3.6mm92°；测速模块我们采用光电对管测速，其发光二极管与光电二极管组间内输出的脉冲。实现对小车进行闭环反馈控制，来消除电池电压，电机传考虑到比赛的赛道有坡道而在通过坡道时由于车体上仰头会有一定时间无法扫描到赛道，这段时间内很难对舵机的控制，因此在高速通过坡道时很有可能会出现跌落坡道的防止通过坡道速度过快整个智能车的机械机构主要包括头的安装，舵机的放置，测速电机的表2.1参数设220m25m50m2.3.1头的安智能车头安装的位置与车模的前瞻量以及视野宽度也有直接关系头的安装位置得选取合适。当摄像头安装得低了，会视域不够广阔，影响寻线的有效范围；安装得高了，会使得图像比较模糊，不容易进行算法控制，而且系统会因重心抬高而稳定性变差。头安装的位置应同时考虑到机械性能的需要和图像的要求。安装位头传感器相对车架来说具有不可忽略的影响，车模的重心越低越图 头的安2.3.2舵机，测速电机以及主板的固定我们把舵机，测速电机以及主板的固定作为了一个整体。为了加快车轮转向速度，我们设计并安装了舵机转向机构在并非改变车模本身结构的条件下，创新的安装了测速电机和主板的固定。图2.11第三章软件系统设计与软件设计概软件部分主要包括：信息提取、路径识别、转向控制和速度控制。软件流分为以下几个部分：初始化，获得赛道信息并计算出角度和位置偏差，根2图3.2主程序流程图3.2图像信号方图像信号作为路径识别功能的基础，具有重要的地位。我们采用中断方法捕捉行同步信号和场同步信号，并运用定时的方式来消除场消隐和行消隐时间，这样能留出的时间处理行信息，通过/D口将模拟信号转换成数字量并根据行计数变量按照原图像位置将信息于M中，整幅图像2lineline+312都要动态调整，利用BDM调试，测出其每行的值；图像数据量大，全部扫描一遍会浪费很多时间，利用前面已经求出的黑路径识别方在行中断中，我们加入了特殊道路的识别算法，这样能够更加快速的调整转向及速度控制算根据检测到的黑线中心位置，可知当前车相对于赛道的位置偏差和角度偏差，进而控制舵机转向。使用最小二乘法和设置值的方法获得赛道的曲率信息，然后再结合位置和角度偏差量控制车速的大小，使在直道上的速度较快，弯道上的速度较慢，从而保证了在整个行驶过程的稳定性。车速的图3.3图像信 3.4主程序流程第四章联开发工我们使用的是飞公司提的16单机M9S12DG128B,软件发工具采用MetrowrksCodewarriorforHCS12包括集成环境IDE、处理器专家库、全仿真、可视化参数显示工具、项目工程管理器、C交叉编译器、汇编器、器以及调试器，可以完成从源代码，CodeWarirC源代码产生实际汇编代码的优化方法，这些代码被编程到微控制器中。CodeWarriorCodeWarrior优化功能使得一些算法不能实现，所以在编译时我们重新选择了编译优化选项4.1CodeWarrior调试窗使用BDM来程序，把编译好的程序到单片机里运行上位机调单片机通过MAX232到的图信息输出到位机。调试的过中动过程中的道路、舵机、速度等数据记录下来，运行完毕后，将这些数据通过串口传给上位机。上位机程序进行分析显示。该程序详尽记录了车模行驶过程中，系统全部的控制过程和响应过程，避免了由于车速过快、控制周期过短而造成重要细节的遗漏，方便对控制策略进行分析、评价和改进为制定最佳的算第五 总我们三个人在大二暑假时在学校就受到了培训，跟着学长做了很久的科技作品；过年回来在学校的里经过几个个月的辛勤努力，我们的智能车有了基本的雏形。在这个过程中不仅我们自己在硬件和软件上有了很大的提高，而且还受到了学老师肯定，我们这个机来续制作飞思能小车。自报名参加“飞思”杯智能车竞赛以来，我们小组成员查找资料，设计结构，组装车模，编写程序，分析问题，最后终于完成了最初目标，定下了在设计和制作车模的过程中，我们翻阅了大量的书籍和资料，并仔细阅读了多份技术报告。书本中的知识运用到实际中，同时对这些知识的了解也更加深刻。这次比赛，使我们的动手能力、运用知识的能力、分析解决问题我们有信心在比赛中取得优异成绩。也许我们的知识还不够丰富，考虑问题也不够全面，但是这个车模作为我们辛勤汗水来的结晶，凝聚着我们小组每个人的心血和智慧，这份经历将永伴我们一生，成为我们最珍贵的回忆；我们不是最聪明的，可是我们确实最努力的，我们相信自己的汗水会换来明日的成创新在技术上我们经过前期的努力，运用MC9S12XS128MAA微控制器已经实:采用总线频率更高的MC9S12XS128MAA微控制器，不用超频就可以达到40MHZ的频率，而且AD转换时间缩短为3us，通过合理超频，还可以进一步减少转换时间，这将大大增加单行到的信息，更加精确地控制舵:采用更加轻的单板头，并采用质量更轻，稳定性更好的碳纤杆来支撑头，减小小车的重量，加快启动速度，更加稳定的转弯。:为了提高速度，尝试改进了电机驱动模块，我们使用了驱动能力比33886高很多BTS7960电机驱动，但还可以继续提升，实现更好的加减:我们学习编写上位机软件并运用无线模块将的信息传送给电脑SD，参考：[1]强.C程序设计 ：[2]翟，瞻编 原理与应用.-冶金工业[3]，编.scale9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术.-机械工业，2008[4].汽车理论[M].机械工业.2000年4月第3版[5]腾飞编.图解汽车车身构造与拆装.-中国电力[6]童诗白.模拟电子技术基础[M].：高等教育[7]scaleecduct,Inc.MC9S12DG128DeviceUserGuide[Z[8]，风编.数值分析.-机械工业[9]天强编.7.x基础.西安-西安电子科技大学[10]张德丰等编.数字图像处理.-机械工业[11]翟，瞻编 原理与应用.-冶金工业[12]，，万福编.嵌入式系统设计大学.-人民邮电[13]坤，许向阳，编.自动控制原理.理工大学[14]编.图标细说元器件及其实用电路.-电子工业，2008，，万福编.嵌入式系统设计大学.-人民邮电，2008[15]，，巴林凤.数字逻辑与数字集成电路[M]. 2002年62程序代#include<mc9s12dg128.h>#pragmaLINK_INFODERIVATIVE"mc9s12dg128b"#include<math.h>#include"init.h"#include"suanfa.h"#include"duoji.h"#include"dianji.h"#ifndefinit_h#defineinit_h#definelinemax67#definebasepoint//调好的中心 37#definemiddlerowstart//#definerowmaxexternvolatilebyteccd1[25][67];externvolatilebyteccd[67];externvolatilebyteblack[25];externvolatilebyteaa; externvolatilebyteaaa;externvolatilebytecc; externvolatilebytebb;externvolatilebytedd;externvolatilecharqishixian;externvolatilebyteexternvolatilebyteline;externvolatilebyterow;externvolatilebytelinestart;externvolatilechardif;/externvolatilebytetemp0;//黑转白值externvolatilebytetemp1;//白转黑值externvolatilebytetemp2;//起始线黑值externvolatilebytetemp3;//起externvolatilebytetemp4;//中间值函数变量值externvolatilewordtemp5;//数据类型转换变量值externvolatilebytei;//最后变量externvolatilebytej;//乱用变量externvolatilebytezhongxin;externvolatilebytemiddle[25];externvolatilebytecurspeed;externvolatilebytewantspeed;externvolatilebytemaxspeed;externvolatilebyteminspeed;externvolatilebytemiddlespeed;externvolatiledoublebefore;externvolatiledoublebefore1;externvolatiledoublexielv;externvolatiledoublejiaodu;//externvolatiledoubleabsolutejiaodu;externvolatiledoubleee;externvolatileunion{byteflagbyte;byteflag0byteflag1byteflag2byteflag3byteflag4byteflag5byteflag6byteflag740//10//34//#definecurspeedexternconstfloathangjianju[25];externconstbytedianjianju[25];voidinit_pll(void);voidinit_ad(void);voidinit_ect(void);voidinit_voiddelay_us(unsignedintt);voiddelay_ms(unsignedintt);voidinit_porth(void);voidinit_pt0(void);voidinit_rti(void);//voidinit_mdc(void);#include"head.h"voidmain(){}case0b :DDRM&=0X00;break; }*/case0xf7: maxspeed=100;middlespeed=50;}//moto_voltage(600);}{}}{if(cc==50){ } for(i=24;(i-2)>0;i--)if((black[i]!=0)&&(black[i-}if(i>10){else}else*//*for(i=24;(i-2)>0;i--)(black[i-2]!=0)&&(black[i-if((black[i]!=0)&&(black[i-}{dealdata(); }elseif((jiaodu>7)||(jiaodu<-}el