智能车摄像头组

飞思卡尔智能车摄像头组新⼿指南（5）--让车跑起来篇舵机、电机控制策略让车跑起来彭岸辉控制器设置了快速的控制周期，在每个运算周期内，控制器即时地得到智能车车速以及传感器采样来的道路信号，经过控制算法的计算后，控制单元输出相应的前轮控制转⾓以及电机占空⽐的值，其输出值再经过函数映射关系转换为 PWM 脉宽信号传⾄前轮舵机以及驱动电机，从⽽实现⼀个周期的控制。

由于摄像头的信号是具有周期性的，可以直接采⽤摄像头采集⼀幅图像的周期作为控制周期。

舵机控制采⽤ PD 控制，控制跟随性较好，P可以及时对赛道的变化作出反应，当然舵机的 P 项值也是跟随赛道情况变化的，直道和较⼩的弯道时控制较弱，90 度弯道或 270 度⼤弯道控制量较强，D有预测道路类型的作⽤，也就是能使舵机提前打⾓。

电机控制采⽤ PID 控制，可以减⼩动态误差并且跟随性能较好。

当然也可以使⽤其他控制，很多⼈舵机采⽤P控制，电机采⽤PD或PI控制。

对⽐他们的优缺点⾃⼰选择适合⾃⼰⼩车的PID。

这⾥不进⾏深⼊讲解。

前⾯的⼯作完成后懂得基本的图像处理算法就差不多可以使⼩车跑起来了！要使⼩车跑起来其实不难的，很多初学者最希望的就是看⾃⼰的车跑起来，因为当初我也是这样的，很理解师弟师妹们此刻的想法！最基本的图像处理算法就是：图像中间往两边搜索⿊线注意：初学者在初学时不知道偏差是怎样计算的。

这⾥就提⼀下：偏差就是计算出的中线即图中赛道中的⿊线与摄像头所看到的中线即图中赛道中的竖直红线（例如采集到的图像是100列的，那么摄像头看到的中线就是50）做差得到的值就是偏差。

它表⽰车当前位置与期望位置的偏离程度。

再看个图吧：⽤两⾏来说明，其他的⼀样。

第⼀⾏左边坐标（0,1）右边坐标（0,99），得出的中线就是（0,50），那么50所在的那⼀列就是摄像头所看到的中线（就是图中竖直的红线）。

这⾥再提⼀下，很多⼈提出中线后发现上位机上或LCD上没显⽰出中线，其实显⽰出中线很简单的：根据RGB，⼀个像素点的像素值为255时显⽰出来的是⽩⾊，像素值为0时显⽰出来的是⿊⾊。

第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞赛比赛事宜说明本文将只对于光电组、电磁组和摄像头组的竞速比赛进行说明。

有关创意竞赛的说明请参见《第七届全国大学生智能汽车创意竞赛说明》一、比赛平台与比赛内容1.竞赛采用秘书处统一指定的车模套件，车模控制电路须采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位MCU作为唯一的微控制器。

同一学校的同一组别中不同队伍之间需要采用飞思卡尔不同系列的微控制器。

飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位MPC56xx 系列；8位微控制器系列（可使用2片）；16位DSC系列；16位微控制器9S12XS 系列；16位微控制器9S12G系列。

秘书处可以提供K10、9S12XS128、MPC5604B 开发板、在线调试工具和培训教材，免费发放Code Warrior开发软件。

2.参赛队伍在车模平台基础上，制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶。

3.按照车模识别路线方案比赛分成电磁组、光电组和摄像头组。

通过感应由道路中心电线产生的交变磁场进行路径检测的车模属于电磁组；通过采集道路图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行路径检测的车模属于摄像头组；通过采集道路少数离散点反射亮度进行路径检测的车模属于光电组。

每一参赛队只能参加一个组别比赛。

4.竞赛根据赛车在赛道上运行单圈最短时间进行评奖。

5.比赛将首先按照地域划分为五个分赛区和三个省赛区。

参加分赛区的学校，不允许跨赛区报名。

每个学校最多可以报六支队伍参加分赛区比赛，报名三支（含）以上队伍的学校必须包含有电磁、光电和摄像头三个组别的参赛队伍，如果只报名两支队伍，则他们必须分属于不同的赛题组。

三个省赛区分别是安徽省赛区、山东省赛区和浙江省赛区。

省赛区组委会可以根据本省参赛学校情况，制定相应的报名规则。

从省赛区选拔参加全国总决赛队伍的规则必须和五个分赛区的报名规则保持一致。

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。

使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。

为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。

关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡AbstractIn this paper, we will design a intelligent vehicle system based on MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor sampling to the track image information to extract the track line center, to calculate the positional deviation between the car with the black line, the use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system design is feasible.Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation, SD card目录第1章引言................................................................................... - 1 - 第2章系统总体设计................................................................ - 2 - 2.1 系统分析..................................................................................... - 2 - 2.2 车模整体布局............................................................................. - 3 - 2.3 本章小结....................................................................................... - 4 - 第3章系统机械设计及实现................................................... - 5 - 3.1 前轮定位的调整......................................................................... - 5 -3.1.1主销内倾..............................................................................- 6 -3.1.2 后倾角.................................................................................- 6 -3.1.3 内倾角.................................................................................- 7 - 3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -3.2.1 左右不对称问题的发现与解决........................................- 10 - 3.3 编码器的安装............................................................................ - 10 - 3.4 摄像头安装.................................................................................- 11 -3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 - 3.5 摄像头的选用.............................................................................- 13 - 3.6 红外接收装置.............................................................................- 14 -3.7 防止静电复位.............................................................................- 15 - 3.8 本章小结.......................................................................................- 15 - 第4章硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -4.1 硬件设计方案............................................................................- 16 - 4.2 电源稳压......................................................................................- 17 - 4.3 电机驱动......................................................................................- 18 - 4.4 图像处理部分............................................................................- 19 -4.4.1 摄像头升压电路.............................................................- 19 -4.4.2 视频分离电路.................................................................- 19 -4.4.3 硬件二值化.....................................................................- 19 - 4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 - 4.6 本章小结......................................................................................- 21 -第5章系统软件设计.............................................................. - 22 -5.1 软件流程图...............................................................................- 22 - 5.2 算法新思路...............................................................................- 23 -5.2.1中心线提取.......................................................................- 23 -5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -5.2.3 单线检测......................................................................... - 24 - 5.3 舵机控制.....................................................................................- 25 - 5.4 速度控制.....................................................................................- 26 - 5.5 PID算法....................................................................................- 26 - 5.6 路径优化.....................................................................................- 31 -第6章系统联调...................................................................... - 33 - 6.1 开发工具.................................................................................... - 33 - 6.2 无线调试蓝牙模块及蓝牙上位机..........................................- 33 - 6.3 键盘加液晶调试......................................................................- 34 - 6.4 TF卡调试模块.........................................................................- 34 -6.4.1 TF卡.............................................................................- 34-6.4.2 SDCH卡 .........................................................................- 35 -6.4.3 软件实现.......................................................................- 36 - 6.5 C++上位机设计........................................................................- 36 - 6.6 电源放电模块...........................................................................- 38-6.6.1 镍镉电池记忆效应…………………………………….. - 39-6.6.2 放电及电池性能检测设备…………………………….. - 39- 6.7 本章小结....................................................................................- 40 - 第7章模型车技术参数........................................................ - 41 - 第8章总结............................................................................... - 42 - 参考文献...................................................................................... - 44 -第1章引言在半导体技术日渐发展的今天，电子技术在汽车中的应用越来广泛，汽车智能化已成为行业发展的必然趋势。

飞思卡尔智能车电磁组分区算法介绍写在之前的话:1、⽬前我是⼀名在校学⽣，这也是我第⼀次写博客，不周之处，请多谅解；2、此算法并⾮原创，借鉴⾃⼭东德州学院第⼋届⽩杨队（PS：个⼈看法，对于⼀些⼈把别⼈的开源东西改头换⾯⼀下就说是⾃⼰的原创⾏为⼗分鄙视）；3、对于此算法的理解和说明并⾮纸上谈兵，算法已经被我运⽤到了⼩车⽐赛中并取得好的成绩（具体就不多说了，⽐赛时车莫名其妙坏了，⽐赛前调试的速度绝对能进国赛，⽐较遗憾），总之这算法是我尝试过的最好的算法；4、这⼀次所介绍的只是路径算法和⼀些知识普及，后⾯有时间会介绍其余部分算法及许多好的思路（舵机电机控制思路（不只是简单的PID），双车策略）；5、希望对于这⽅⾯有涉及的⼈能与我联系并交流或指出不⾜之处。

---------------------------------------------------------------分割线-----------------------------------------------------------------------------⼀、没有这⽅⾯了解的可以看看 飞思卡尔智能车分为三组：摄像头、光电、电磁，我做的是电磁车，三种车队区别在于传感器的不同，所以获得路径信息的⽅法也不⼀样，摄像头和光电识别的是赛道上的⿊线（⽩底赛道），⽽电磁车则是检测埋在赛道下的通⼊100mh电流的漆包线，摄像头和光电采⽤的是摄像头和ccd作为传感器，电磁则是⽤电感放在漆包线周围，则电感上就会产⽣感应电动势，且感应电动势的⼤⼩于通过线圈回路的磁通量成正⽐，⼜因为漆包线周围的磁感应强度不同，因此不同位置的电感的感应电动势就不同，因此就可以去确定电感位置；因此在车⼦前⾯设置了50cm的前瞻，电感布局如下(怎么发不了图⽚)：分为两排，前排3个，编号0，1，2（前期还加了两个竖直电感⽤来帮助过直⾓弯，后来改为了⼋字电感）；后排2个，编号3，4；现在车⼦获得了不同位置的感应电动势的⼤⼩了，但这些值是不能处理的:1、感应电动势太微弱；2、是模拟信号，信号太微弱就放⼤它；这就涉及到模拟电路的知识了，就不多说了（因为要把这讲完到PCB绘制的篇幅就⾜够写另开⼀号专门写这些⽅⾯来（PS：题外话（我的题外话⽐较多））：放⼤部分外围你设计的再好也抵不过⼀个更好的芯⽚，有两个例⼦，⼀个是我⾃⼰的:之前⽤的是NE5532，但是效果不理想，加了好多什么滤波，补偿，都⽤上，没⽤，软件⾥处理后⾯再说，后来⼀狠⼼换了AD620，感觉像是春天来了，因为它是仪⽤放⼤器，还有就是贵。

飞思卡尔智能车原理飞思卡尔智能车是一种基于嵌入式系统和人工智能技术的智能交通工具。

它通过搭载各种传感器、控制器和算法，在无人驾驶、自动泊车等场景下发挥重要作用。

本文将介绍飞思卡尔智能车的原理，并分析其在实际应用中的优势和挑战。

一、飞思卡尔智能车的硬件组成飞思卡尔智能车的硬件组成主要包括以下几个方面：1. 主控单元：主控单元是飞思卡尔智能车的核心组件，通常采用高性能的嵌入式处理器。

它负责接收来自各种传感器的信息，并根据预设的算法进行数据处理和决策。

2. 传感器：飞思卡尔智能车搭载多种传感器，如摄像头、激光雷达、超声波传感器等。

这些传感器可以实时感知周围环境的信息，包括道路状况、障碍物位置等，为智能车提供必要的数据支持。

3. 电机与驱动系统：飞思卡尔智能车搭载电机和对应的驱动系统，用于控制车辆的行驶和转向。

这些系统通常采用先进的电子控制技术，能够实现精确的转向和速度控制。

4. 通信模块：飞思卡尔智能车通过通信模块与其他车辆、交通基础设施等进行信息交互。

这种通信方式可以实现车辆之间的协同工作，提高交通系统的整体效率。

二、飞思卡尔智能车的工作原理飞思卡尔智能车的工作原理可以归结为以下几个关键步骤：1. 环境感知：飞思卡尔智能车通过搭载的传感器对周围环境进行感知。

摄像头可以捕捉到道路状况、交通标志和其他车辆的信息；激光雷达可以检测到障碍物的位置和距离；超声波传感器可以测量车辆与前方障碍物的距离等。

通过这些传感器获取到的数据，智能车可以对周围环境做出准确判断。

2. 数据处理与决策：主控单元接收传感器传来的数据，并根据预设的算法进行数据处理和决策。

它会将传感器的信息与事先建立的模型进行比对，进而判断车辆应该采取何种动作，如加速、刹车、转向等。

3. 控制指令生成：基于数据处理与决策的结果，主控单元生成相应的控制指令，通过驱动系统控制车辆的行驶和转向。

这些控制指令可以通过电机和驱动系统精确地控制车辆的运动。

4. 数据通信与协同：飞思卡尔智能车通过通信模块与其他车辆以及交通基础设施进行信息交互。

武汉科技大学智能汽车论文学院：信息科学与工程学院专业：自动化1003班学号：201004134102姓名：黄金龙智能汽车论文一、智能车比赛智能车（Intelligent Car）是电子计算机等最新科技成果与现代汽车工业相结合的产物，因而“善解人意”。

通常具有自动驾驶、自动变速，甚至具有自动识别道路的功能。

另外，智能车内的各种辅助设施也一应电脑化，常常给人以新奇感[2]。

在科技引领时代的今天，以车代步是人类适应快速生活的必然结果。

然而美国国家公路交通安全管理局评估，在2000年的过6百万交通事故报告中，有20%至30%是因为司机的错误或疏忽而导致的。

怎样减少司机的错误是避免交通事故的关键所在。

但是这些人为的错误或疏忽是不可避免的，为了在司机犯下错误之前得以纠正或者干脆将人从驾驶这项重复而乏味的劳动中解脱出来，取之以人工智能设备是人们正在努力并已经取得了很大成果的尝试。

在科技日新月异的当今，传感技术越来越先进，检测越来越可靠、精确、实时，再借助以信息网络的共享和计算机的强大运算能力，复杂的算法分析、推理使得“智能车”更能、更全面的辅助人们的驾驶，甚至在不久的将来人们完全没有必要参与驾驶。

智能车辆，是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体.它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。

智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车文互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统中一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。

随着科学技术的发展，特别是计算机技术、信息技术、人工智能、电子技术的突飞猛进，智能车辆技术有了实现的技术基础。

目前智能车辆技术在轿车和重型汽车上主要应用于碰撞预警系统、防撞及辅助驾驶系统、智能速度适应、自动操作等，其在军事上的应用更加广泛和重要。

智能车制作F R E E S C A L E学院：信息工程学院班级：电气工程及其自动化132 学号：6101113078姓名：李瑞欣目录：1. 整体概述2．单片机介绍3．C语言4．智能车队的三个组5．我对这门课的建议一、整体概述智能车的制作过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作。

内容涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科多专业。

下面是一个智能车的模块分布：总的来说智能车有六大模块：信号输入模块、控制输出模块、数据处理模块、信息显示模块、信息发送模块、异常处理模块。

1、信号输入模块：智能车通过传感器获知赛道上的路况信息（直道，弯道，山坡，障碍物等），同时也通过传感器获取智能车自身的信息（车速，电磁电量等）。

这些数据构成了智能车软件系统（大脑）的信息来源，软件系统依靠这些数据，改变智能车的运行状态，保证其在最短的时间内按照规定跑完整个赛道。

2、控制输出模块：智能车在赛道上依靠转向机构（舵机）和动力机构（电机）来控制运行状态，这也是智能车最主要的模块，这个模块的好坏直接决定了你的比赛成绩。

电机和舵机都是通过PWM控制的，因此我们的软件系统需要根据已有的信息进行分析计算得到一个合适的输出数据（占空比）来控制电机和舵机。

3数据处理模块：主要是对电感、编码器、干簧管的数据处理。

信号输入模块得到的数据非常原始，有杂波。

基本上是不能直接用来计算的。

因此需要有信号处理模块对采集的数据进行处理，得到可用的数据。

4信息显示模块：智能车调试过程中，用显示器来显示智能车的部分信息，判断智能车是否正常运行。

正式比赛过程中可关闭。

主流的显示器有:Nokia 5110 ,OLED模块等，需要进行驱动移植。

5信息发送模块智能车的调试过程中，我们需要观察智能车的实时状态（采集的信号是否正常，输出是否正常），这个时候就需要用到信息发送模块，将智能车运行时的数据发送到电脑上就行分析处理。

第十届"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：电子科技大学摘要本文设计的智能车系统以MK60DN512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过CMOS摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。

关键字：MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PIDAbstractIn this paper we will design a smart car system based on MK60DN512ZVLQ10as the micro-controller unit. We use a CMOS image sensor to obtain lane image information. Then convert the original image into the binary image by the analog comparator circuit in order to extract black guide line for track identification. An inferred sensor is used to measure the car`s moving speed. We use PID control method to adjust the rotate speed of driving electromotor and direction of steering electromotor, to achieve the closed-loop control for the speed and direction.Keywords: MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PID目录摘要 (II)Abstract (III)目录............................................................................................................................ I V 引言.. (1)第一章系统总体设计 (2)1.1系统概述 (2)1.2整车布局 (3)第二章机械系统设计及实现 (4)2.1智能车机械参数调节 (4)2.1.1 前轮调整 (4)2.1.2其他部分调整 (6)2.2底盘高度的调整 (7)2.3编码器的安装 (7)2.4舵机转向结构的调整 (8)2.5摄像头的安装 (9)第三章硬件系统设计及实现 (11)3.1 MK60DN512ZVLL10主控模块 (12)3.2电源管理模块 (12)3.3 摄像头模块 (14)3.4电机驱动模块 (15)3.5测速模块 (16)3.6陀螺仪模块 (16)3.7灯塔检测模块 (16)3.8辅助调试模块 (17)第四章软件系统设计及实现 (19)4.1赛道中心线提取及优化处理 (19)4.1.1原始图像的特点 (19)4.1.2赛道边沿提取 (20)4.1.3推算中心 (21)4.1.4路径选择 (23)4.2 PID 控制算法介绍 (23)4.2.1位置式PID (24)4.2.2增量式PID (25)4.2.3 PID参数整定 (25)4.3转向舵机的PID控制算法 (25)4.4驱动电机的PID控制算法 (26)第五章系统开发及调试工具 (27)5.1开发工具 (27)5.2上位机图像调试 (27)5.3SD卡模块 (27)5.3.1SD卡介绍 (27)5.3.2 SPI总线介绍 (28)5.3.3软件实现 (28)第六章模型车的主要技术参数 (30)结论 (31)参考文献 (I)附录A：电原理图 (II)附录B：程序源代码................................................................................................... I V引言随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告基于摄像头检测的寻线智能车设计学校：长春理工大学队伍名称：天狼五号参赛队员：饶杨海郭阳阳吴至成带队教师：郝子强王英志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速赛有关保留、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：饶杨海郭阳阳吴至成带队教师签名：郝子强王英志日期：2014年8月12日目录摘要该智能寻迹小车以MK60DN512ZVLL10单片机最小系统为核心，辅以电源模块、图像采集模块、电机驱动模块和运行调试模块。

小车通过美国omnivision 公司的摄像头OV7620采集赛道信息，经过不断改进机械结构并优化算法，小车可以完美地识别各种赛道信息。

经过图像处理后，通过转向控制策略与PID算法驱动电机速度，实现路径的检测与识别。

同时通过调整小车的重心、使小车的稳定性与行进速度达到最优。

系统属于以能量转换为主，由直流电机输入能量与电机，通过小车不同的运动输出能量，是典型的机电一体化系统。

这份技术报告中，我们小组通过对整体方案、硬件电路、软件算法、机械结构、调试参数等方面进行介绍，详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现了我们在电路的创新设计，以及算法方面的独特想法。

这份报告凝聚着我们的心血和智慧，是我们共同努力后的成果。

关键词：智能汽车MK60DN512ZVLL10 摄像头PID算法第一章引言1.1智能车竞赛背景汽车作为现代的交通工具，为社会的发展和进步做出了很大的贡献。

现阶段，汽车工业的发展水平和汽车的持有量已经成为衡量一个国家工业发达程度的标志。

二十一世纪，汽车研究的主要方向是智能化汽车。

专家们普遍认为，新一轮汽车产业竞争的焦点，将是基于信息技术、微电子技术、计算机技术、智能自动化技术、人工智能技术、网络技术、通信技术等的智能汽车的研究设计开发。

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生欧阳引擎（2021.01.01）智能汽车竞赛技术报告（校徽）学校：*********队伍名称：******参赛队员：******************带队老师：******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七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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：带队教师签名：日期：摘要本文以第七届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了智能赛车控制系统的软硬件结构和开发流程。

该比赛采用组委会规定的标准车模，以Freescale 半导体公司生产的16 位单片机MC9S12X128为核心控制器，在CodeWarrior IDE开发环境中进行软件开发，要求赛车在未知道路上完成快速寻线。

整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。

为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，对比了不同方案（如摄像头与光电管检测方案）的优缺点，并结合Labview 仿真平台进行了大量底层和上层测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

它采用摄像头对赛道进行检测，通过边缘提取获得黑线位置，用PID 方式对舵机进行反馈控制。

通过速度传感器获取当前速度，采用增量式数字PID控制实现速度闭环，根据预判信息和记忆信息对速度进行合理分配。

同时采用拨码开关和LCD显示屏实现人机交互系统。

测试结果表明，在该控制系统下，自寻迹机器人小车具有良好的位置跟踪和快速切换速度性能。

关键词：智能车，跟踪寻迹，摄像头，传感器，PID，最优曲率ABSTRACTIn the background of the 7nd National Intelligent Car Contest for College Students, this article introduces the soft hardware structures and the development flow of the vehicle control system. This contest adopting the standard model car prescribed by the contest organization committee, using the16-bit MCU MC9S12X128produced by Freescale Semiconductor Company as the core controller, developing under the CodeWarrior IDE, requires the car track the line fast on the road. The whole system includes the aspects of the mechanism structure adjustment, the sensor circuit design and signal process, controlalgorithm and strategy optimization etc.In order to increase the speed and the reliability of the car, the advantage and disadvantage of the different schemes (such as the camera and photoelectric cell scheme) are compared, and a great number of the bottom layer and the upper layer tests are carried on combined with the Labview simulation platform. At last, the current system structure and each control parameters are determined. It captures the road information through a camera, then abstracts the black line position by edge-detection method. After that, PD feedback control is used on the steering. The system obtains the current speed using a speed sensor, so that it can realize the feedback control of the speed by theincreased digital PID algorithm control method. At the same time, the use of an LCD displays trails information and keyboard is used to achieve the man-machine interaction.According to the pre-judge inform and the memorized inform, it allocates the speed properly. The test results showed that the self-tracing robot car had good position tracking and fast speed switching performance .Key words:intelligentvehicle,line track, camera,sensor, PID, optimalcurvature目录第一章：引言11.1背景介绍11.2发展现状11.3章节安排1第二章：系统整体框架22.1系统框架22.1.1硬件系统22.2.2软件系统32.2方案简介4第三章：机械设计43.1汽车行驶的数学模型43.2整体布局与调整63.2.1车模分析63.2.2 车模布局思想73.3机械结构调整73.3.1前后轮定位73.3.2其他机械模块调整83.3摄像头的安装83.4舵机的安装83.5编码器的安装9第四章：硬件电路设计94.1硬件设计方案94.2传感器的选择104.2.1摄像头104.2.2编码器104.3电路设计方案104.3.1单片机最小系统板114.3.2稳压模块电路114.3.3驱动模块电路12第五章：软件系统设计135.1 软件各功能模块设计145.1.1 时钟模块145.1.2 PWM输出模块145.1.3 ECT模块155.1.4外部中断155.2视频采集与图像处理155.2.1摄像头工作原理155.2.2图像处理165.3路径识别思想195.4舵机转向和速度调节205.4.1PID控制算法介绍205.4.2舵机转向控制225.4.3速度控制225.4.4细节控制23第六章：开发环境、调试工具256.1软件开发平台Codewarrior IDE256.2辅助调试方法266.2.1 Labview调试266.2.2人机交互界面266.2.3无线模块27第七章：结论28参考文献28鸣谢292021.01.01第一章：引言1.1背景介绍智能汽车就是一种无人驾驶汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。

飞思卡尔智能车摄像头组入门指南摄像头摄像头的组成主要分为三部分：镜头、含传感器的处理芯片、外围电路板。

镜头主要就是一个凸透镜，透镜焦距越小越广角，同时桶形失真越严重；焦距越大，视角越窄，透镜越接近理想的“薄透镜”则可忽略桶形失真。

处理芯片将传感器上的电压信号按照已定义的协议输出。

外围电路主要提供电源、稳压、时钟等功能。

摄像头按照信号类型可分为模拟摄像头、数字摄像头两种。

由于单片机普通IO口只能读取数字信号，故对于模拟摄像头要设计模数转换（ATD）。

数字摄像头数据可以直接进单片机。

用模拟摄像头的缺点是要自己设计模数转换电路，同步信号分离电路。

优点是可以自行加入硬件二值化电路，即对某一个像素点只用1、0来表示黑、白。

摄像头按照传感器，可分为CCD、CMOS。

CCD成像质量好，贵。

CMOS 成像质量略差，便宜。

摄像头的选取从尽快实现，缩短开发时间的方面考虑，应购买数字摄像头。

典型的型号是OV7620（该型号是指处理芯片的型号）。

OV7620是CMOS数字摄像头，采用PAL制式，默认隔行扫描，默认YUV颜色空间输出（详见后文）。

长远考虑，应选取CCD模拟摄像头。

一来可以避免高速状态下的运动模糊，二来可以自行设计硬件二值化电路，FIFO电路等，大大降低CPU 运算压力。

摄像头信号协议介绍每秒超过24帧的连续图片即可形成动态的视频。

考虑到我国采用50Hz交流电，为了实现方便，摄像头被设计为每秒25帧，每帧耗时两个周期。

还是为了实现方便，每一帧图片被分为两半，每半帧耗时一个周期。

半帧的划分方式为：奇数行和偶数行各组成半帧。

即通常的电视机，每20ms奇数行的信息刷新一次，接下来20ms偶数行刷新一次，再20ms奇数行刷新一次……。

欧美采用60Hz交流电，摄像头每16.6ms刷新一次，被称为PAL制式。

摄像头拍摄的一帧画面被称为“一场”（field），一场又分为“奇场”和“偶场”，各称“半场”，合称“全场”。

像这样分奇偶场分别刷新的扫描方式被称作“隔行扫描”（interlace），某些摄像头支持“逐行扫描”（progressive），其意自见。

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：燕山大学队伍名称：燕鸣参赛队员：丁兆环王争张暖带队老师：宋俊杰呼忠权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邀请赛有关保留、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：带队教师签名：日期：目录第一章引言 (4)1.1“飞思卡尔杯”智能车比赛介绍 (4)1.2第九届比赛规则介绍 (5)第二章智能车整体设计 (6)2.1车模改装 (8)2.2传感器安装 (10)2.3电池的安放 (12)第三章传感器选择和布局 (14)第四章硬件电路模块设计 (19)4.1MCF52259控制器模块 (19)4.2加速度计陀螺仪模块 (21)4.3电源控制模块 (22)4.4测速反馈模块 (25)4.5电机驱动模块 (25)4.6液晶显示与串口、键盘模块、拨码开关 (27)第五章软件部分设计 (29)5.1软件功能与框架 (29)5.2主要算法及其实现 (33)5.3图像处理与路径优化 (41)第六章开发与调试 (44)6.1开发环境 (44)6.2程序下载 (45)6.3调试 (47)第七章总结 (48)参考文献 (49)附录A图像校正matlab程序 (50)3第一章引言这份技术报告中，通过对小车整体设计思路、电路设计、算法策略及调试参数的介绍，详尽地阐述了我们的想法，具体表现在机械、电路的独特设计，以及算法方面的创新想法，而对车模具体参数的调试我们也付出了很大的精力。

这份报告凝聚着大家的心血和智慧，在此要感谢学校的大力支持及老师的悉心教导，特别感谢和我们一起协作的队员们，协助，互促，共勉使我们走到了今天。

1.1“飞思卡尔杯”智能车比赛介绍本文以第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛为背景，该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一，为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革。