第九届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车竞赛
技术报告
学校：华北电力大学（保定）
队伍名称：隐喻
参赛队员：李小鹏
杨修齐
周丽娟
带队教师：王炳谦林永君
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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：李小鹏
杨修齐
周丽娟
带队教师签名：王炳谦
林永君
日期：2014.08.13
摘要
本智能车系统以第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛为背景，以大赛组委会指定的D型车模为平台，以飞思卡尔半导体公司推出的32位微控制器MK60DN512ZVLO10为控制核心，以组委会提供的Freescale Code
Warrior10.1 为开发环境，采用村田公司的ENC-03MB陀螺仪和飞思卡尔公司的MMA7361加速度传感器实现了两轮小车稳定的自平衡。该智能车系统通过数字摄像头OV7620来采集赛道信息，经过软件二值化确定路况，引导小车行驶，利用512线3相Mini增量式旋转编码器检测小车的速度。使用卡尔曼滤波算法对加速度计和陀螺仪的信号进行融合，对智能车的实时倾角以及转向信号进行反馈，使用PID算法进行速度控制并对赛道进行稳定跟踪，最终实现了小车的平稳快速运行。经过大量的实验，结果表明，该方案切实可行。
关键词：智能车、MK60DN512ZVLO10、摄像头、卡尔曼、PID
I
目录
第一章引言 (1)
第二章智能车系统整体方案设计 (3)
2.1 智能车系统分析 (3)
2.2 智能车系统的整体设计 (3)
2.3 智能车机械部分设计概述 (4)
2.4智能车硬件电路概述； (7)
2.5智能车软件控制部分概述 (7)
第三章智能车机械结构说明 (9)
3.1智能车机械结构及改造 (9)
3.1.1 车模介绍 (9)
3.1.2 车模机械调整 (9)
3.2 智能车机械结构的安装 (11)
3.2.1 重心位置以及质量分布 (11)
3.2.2摄像头的安装 (12)
3.2.3 陀螺仪和加速度计的安装 (12)
3.2.4 编码器的安装 (13)
3.2.5 电路板的安装 (14)
3.2.6 电池的安装 (14)
第四章硬件电路设计说明 (15)
4.1 传感器的选择： (15)
4.1.1 摄像头： (15)
4.1.2 陀螺仪： (16)
4.1.3 加速度计 (18)
4.1.4 编码器 (19)
4.2 电机驱动模块 (21)
4.3电源 (23)
4.4 核心板外围电路 (24)
4.5 其他接口电路说明 (25)
4.5.1 键盘 (25)
4.5.2 显示屏 (25)
第五章软件设计及说明 (27)
5.1 程序整体框架 (27)
5.2 程序初始化 (28)
5.2.1 PWM 模块初始化 (29)
5.2.2 ADC模块初始化 (29)
5.2.3 UART模块初始化 (31)
5.3智能车控制算法 (31)
5.3.1 PID控制算法 (31)
5.3.2 卡尔曼滤波算法 (32)
II
5.3.3 直立控制 (34)
5.3.4 速度控制 (34)
5.3.5 转向控制 (35)
5.4 赛道识别 (36)
5.4.1 摄像头传感器路径识别状态分析 (36)
5.4.2 图像处理算法 (38)
5.4.3 弯道处理 (39)
5.4.4 路障处理 (40)
5.4.5 人字弯处理 (40)
5.4.6 坡道处理 (40)
5.4.7 起跑线检测 (40)
第六章软件开发模块 (41)
6.1 开发工具 (41)
6.2 虚拟示波器 (41)
6.4 matlab软件 (42)
第七章智能车主要技术参数 (43)
第八章总结 (44)
8.1 制作智能车心得体会 (44)
8.2 车模特点 (44)
致谢 (45)
参考文献 (46)
附录A核心算法子程序 .....................................................................................................I 附录B 电路板详细设计原理图...................................................................................... XXI
III
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