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最新全国大学生 飞思卡尔 杯 智能汽车竞赛 2

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全国大学生 飞思卡尔

杯 智能汽车竞赛 2 精品好文档，推荐学习交流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 全国大学生 飞思卡尔 杯 智能汽车竞赛 2

全国大学生"飞思卡尔"杯智能汽车竞赛(2)2010-07-15 16：28第四章赛车硬件系统的设计与实现

图4.3 LM1881信号连接原理图

视频信号通过引脚2(composite video input)输入LM1881，。引脚1为行同步信号输出端(composite sync output)。引脚3为场同步信号输出端(vertical sync output)，当摄像头信号的场同步脉冲到来时，该端将变为低电平，一般维持230us，然后重新变回高电平。引脚7为奇-偶场同步信号输出端(odd/even output)，当摄像头信号处于奇场时，该端为高电平，当处于偶场时，为低电平。奇-偶场的交替处与场同步信号的下降沿同步，也就是和场同步脉冲后的上升沿同步。事实上，我们不仅可以用场同步信号作为换场的标志，也可以用奇-偶场间的交替作为换场的标志。

图4.4 LM1881信号时序图

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图4.5视频采集电路图

如图4.5所示，摄像头视频信号输入LM1881的视频信号输入端，同时送入S12的一个AD口(我们选用PAD00)。LM1881的行同步信号端(引脚1)接入S12上的PT0口,PT0是一个带中断的I/O口，这样做的好处是不需要使用等待查询的方式来检测行同步信号，节省CPU资源。LM1881的奇-偶场同步信号输出端接S12的普通I/O口PS2。在此，我们选择奇-偶场同步信号来作为换场精品好文档，推荐学习交流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 的标志信号，而不是选用LM1881引脚3输出的场同步信号。这样做的好处是，当摄像头信号处于奇场或偶场时，则奇-偶场信号整场都相应地处于高电平或低电平，只要用个普通I/O口，若检测到该信号发生变化，就可以知道摄像头信号换场了。因为每场信号持续的时间相对较长，所以也不用担心漏检到换场的发生。接奇-偶场同步信号时，用中断的方式来判断换场的发生同样是很方便的。上述摄像头、LM1881电路和S12就构成了赛车的图像采集模块。

4.2.3摄像头的安装

本次参赛车模采用CCD摄像头作为寻迹传感器，为了发挥摄像头前瞻距离大的优势，需要将其架设在一定的高度。但是这个高度不能过高，如果摄像头架设过高，会导致摄像头视野过大，一来加剧图像梯形失真，造成黑线变细，不利于路径识别；二来赛车在行驶的过程中容易看到跑道外面，使得干扰更为严重；摄像头过

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第四章赛车硬件系统的设计与实现

高还容易引起摇晃，导致信号不稳；综上考虑，经过反复调试，我们发现比较合适的视野范围为：摄像头视野最近处据前端10cm，左右各9cm,最远处据前端30cm，左右各14cm。根据这一要求，我们确定了摄像头的安装位置：据地面高度16 cm，据车前端3cm。我们采用一段M4铝制螺杆来对摄像头进行固定，简洁方便。铝制螺杆质量轻，且具有较大的刚度，摄像头架设其上非常稳定。

4.3电机驱动模块

赛车采用后轮驱动，驱动电机采用了标准微型马达公司生产的RS-380SH型电机。该电机额定电压为7.2V，空载电流为0.5A，转速可达16200r/min；精品好文档，推荐学习交流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 当电机转速在14060r/min时，工作效率最大，转矩达到了10.9N·m。RS-380SH型电机机械负载特性如下图：

图4.6 RS-380型电机负载特性曲线

由于单片机输出的脉宽无法驱动大赛提供的直流电机，因此需要通过驱动电路来驱动电机。赛车的电机驱动没有采用大赛组委会提供的MC33886电机驱动芯片，而是采用了自制的H桥电路，可以方便地实现电机正转和制动。

对于直流电机转速的控制采用了基于"H"桥驱动电路的PWM(Pulse Width

Modulation脉冲宽度调制)控制技术。"H"桥驱动电路原理图如下：23

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图4.7"H"桥驱动电路原理图

如图，U1当为高电平,U2为低电平时，Q3、Q6管导通，Q4、Q5管截止，电动机正转,赛车前进；当为U1低电平，U2为高电平时，Q3、Q6管截止，Q4、Q5管导通，电动机反转，适当利用这个过程可以使车模处于反接制动的状态，迅速降低车速。当Q4、Q6导通且Q3、Q5截止时，没有电源加在电机上，电机两端相当于短接在一起。由于电机轴在外力作用下旋转时，电机可以产生电能，此时可以把直流电动机看作一个带了很重负载的发电机，电机上会产生一个阻碍输出轴运动的力，这个力的大小与负荷的大小成正比，此时电机处于能耗制动状态。由于电机工作状态切换时线圈会产生反向电流，通过四个保护二极管D1、D2、D3、D4接入回路，可以防止电子开关被反向击穿。

脉宽调速实质上是调节加在电机两端的平均功率，其表达式为：maxmax01KTPPdtKPT==∫(公式2)

其中，P为电机两端平均功率；为电机最大功率；K为PWM控制信号的脉宽。maxP 24 精品好文档，推荐学习交流

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当K=1时，P=，电机全速旋转，转速为；当K=0时，电机两端无电压，无输出扭矩。当电机启动后转速稳定时，根据力学功率公式，得maxPmaxV

(公式3)()PfVf=为摩擦力

maxmaxPfV=(公式4)

又maxmaxKPKfV=(公式5)

合并化简可得maxVKV=(公式6)

这说明电机转速与PWM信号的输出脉宽是成正比的。因此，通过改变PWM信号的脉宽，就能够改变赛车的车速。

在赛车启动和通过直道、弯道时，电机需要进行反复的加速和减速，瞬时电流很大，发热严重。因此，为了保护电机，提高其使用寿命，我们在电机的外壳上加装了散热片；同时还增加了消火电容，以消除电机炭刷火花。

图4.8加装消火电容图4.9加装散热片

4.4转向舵机模块

赛车采用大赛组委会提供的Futaba牌舵机，型号为HS-3010。该舵机扭力大，稳定性好，控制角度精确，但是响应灵敏度较差，存在严重的机械滞后。在比赛中，舵机的作用是控制前轮转向，我们希望前轮的转向越灵敏越好，要又快又准的跟踪控制信号，因此必须最大限度的提高舵机的响应灵敏度。由舵机的参数和实际测试

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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 可以得出结论：在允许范围内提高舵机的供电电压能有效的提高舵机的扭矩和响应速度。经过测试，舵机可以直接由7.2V电源供电。但是舵机的工作电流变化很大，是个很大的干扰源，因此我们将舵机的供电电路与其他供电电路分开，采用单独供电，并且在电源正极和舵机之间串联一个二极管，防止舵机影响电源电压。这样，虽然增加了系统功耗，但却有效的减小了舵机的机械滞后，为小车的稳定快速行驶奠定了基础。

舵机是一个位置随动系统，从结构上看，它由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路组成。通过内部的位置反馈，转向舵机可以使其舵盘输出转角正比于给定的控制信号，因此对于舵机的控制可以使用开环控制方式。在负载力矩小于舵机最大输出力矩的情况下，舵机输出转角正比于给定的脉冲宽度。小车使用舵机的接口采用了三线连接方法，黑线为电源地线，红线为电源线，外接5V电源，另外一根连线(白色)为控制信号线。舵机的转向是由PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)技术来进行实时控制的。其工作原理是：单片机首先通过将摄像头采集回来的视频信号进行处理，然后根据不同的检测信号发出不同占空比的PWM控制信号给舵机，舵机就会在这个控制信号的作用下转动一定角度。舵机的PWM控制信号是周期为20ms的脉冲，其脉冲宽度范围为1~2ms，改变PWM控制信号的脉冲宽度(即高电平的持续时间)就可以改变舵盘输出的转角从而改变舵机的方向。脉冲宽度和舵机转角成线性关系，其计算公式为：

α=(L-1.5)*90°(公式7)

其中α为舵机转角，单位是°；L是脉冲宽度，单位是ms。舵机转角和脉冲宽度的关系如图所示：

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第四章赛车硬件系统的设计与实现 精品好文档，推荐学习交流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 图4.10舵机输出转角与控制信号脉宽之间关系

控制舵机的脉冲使用MC9S12DG128的PWM 0与PWM1口级联成一个16位PWM输出。由PWM1输出。在单片机总线频率为24MHz的时候，设置级联的PWM周期常数为60000，对应PWM周期为20ms，PWM占空比常数为4500对应输出为1.5ms。改变占空比常数可以改变输出脉冲的宽度。

4.5车速检测模块

为了使赛车能够在赛道上快速平稳的行驶，除了控制舵机转向以外，还需要对车速进行控制，使小车在直道上能尽快加速并尽量避免在遇到弯道时因车速过快而产生过冲现象。对车速的控制是通过控制驱动电机转速来实现的。但车速实际上受多种因素影响，如电机电压、电机传动摩擦力、赛道的附着率以及小车的轴荷分配等等，因此如果只是开环控制电机转速，那么就不能灵活的根据小车的实时速度进行精确调整，降低了小车的应变能力；而加入车速检测，对小车速度实施闭环反馈控制，就能够最大限度的消除以上因素的影响，使小车的运行更加精确。

车速检测有多种方案，常见的有霍尔传感器测速、光电码盘测速、测速电机测速等等。在赛车的设计过程中，我们尝试过多种测速方法。起初，采用的是霍尔传感器来进行测速。霍尔测速主要应用的是霍尔效应，它利用安装在赛车减速齿轮上的磁钢经过霍尔传感器附近时会使霍尔传感器产生磁脉冲的原理来采集车速，该方案的特点是安装方便且抗干扰能力强。但是经过实际测试，发现采用霍尔传感器虽然可以测量出车速，但是测速效果不稳定，精度较差。这是因为磁钢需均布在减速齿轮表面，而减速齿轮大小有限，磁钢间距又不能太近，因而磁钢个数受到限制。如果在减速齿轮表面均布8个小磁钢，那么车轮每转一周计数器只能采集到8个磁脉冲信号，即使脉冲的上下沿都计，也只能采集16个脉冲信号，这样的测速精度是不够的。因此，放弃了该方案。 精品好文档，推荐学习交流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢17 接着，受到机械鼠标结构的启发，我们自制了光电码盘进行测速。具体的办法是，将机械鼠标上面的光栅拆下来，将其安装于后轮主轴上，在光栅下方安装了一个GP1S95T型光电门，用于检测光栅上的通光孔。27

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图4.11自制光电码盘测速示意图

如图4.11所示，光栅上有37个通光孔，因此对脉冲的上下沿都进行计数的话，车轮每转一圈能采集到74个脉冲信号，这样的测速精度足够满足小车的控制要求。但是这个方案在测试使用了一段时间后，我们还是发现了问题：将测速光栅安装在后轴上进行测速的方法是不对的。在赛车前进的过程中，左边车轮和右边车轮的转速不总是完全一样的。这种现象在直线上不明显，但是赛车一旦进入弯道，由于差速器的差速作用，左右两边车轮的转速肯定是不一样的。如果采用上述安装方法，根据赛车差速器机械结构决定了我们所测量的赛车转速永远是左边车轮的转速，这使得速度测量的准确性大打折扣，为赛车的速度控制埋下了隐患。

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安徽大学第十届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛报名公告

安徽大学第十届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛报名公告

安徽大学第十届全国大学生“飞思卡尔杯”

智能汽车竞赛报名公告

全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛是由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，飞思卡尔公司协办，面向全国大学生的重要赛事。该赛事涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械及车辆工程等多个学科交叉的竞赛，旨在培养学生实践能力和综合科技创新能力。

我校连续数届选派代表队参加了竞赛。自2009年参加该项赛事以来，成绩不断提高。其中，2013年第八届比赛获得安徽赛区一等奖2项，二等奖2项，全国总决赛二等奖2项；2014年第九届比赛获得安徽赛区一等奖4项，全国总决赛一等奖1项，二等奖1项。在学校的支持下，历届参赛同学奋勇拼搏，不断创新，为学校争夺了荣誉。

第十届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛队伍的组织与培训工作已进入准备阶段，即日起开始报名。学校将通过培训及校内赛确定参赛队成员，从2014年11月开始进行智能车的培训工作。此赛事是同学们理论联系实际、提高实践动手能力和创新能力的一次极好学习机会，望同学们积极报名参赛，为校争光。

本次竞赛的相关赛事介绍请登录大赛官方网站：/。 报名时间：从即日起至2014年12月2日。

报名对象：凡对“飞思卡尔”杯智能车竞赛有兴趣爱好的电气工程与自动化学院和电子信息工程学院的12级、13级全日制本科生（不分专业）均可以个人形式报名，热烈欢迎各位同学的参与。（在2014年11月-2015年7月期间承担科研训练计划、省级以上大学生创新创业计划、电子设计大赛、挑战杯等各项大学生科研训练计划的除外）

报名步骤：

1、以三人一组或个人形式填写报名表，汇总到各个班的班长处，并于2014年12月2日前发至各个班辅导员处。

2、计划于2014年12月初展开竞赛培训，并与指导教师组开展师生互选。

3、计划于2015年3月中旬确定2015年度正式参赛队及队员名单。

4、计划于2015年6月开始校内赛，选拔省赛参赛队伍。

第四届清华大学三角洲CCD队技术报告

第四届清华大学三角洲CCD队技术报告

第四届全国大学生“飞思卡尔”

杯智能汽车竞赛

摄像头智能车技术报告 学 校：清华大学　队伍名称：清华大学三角洲ＣＣＤ队　参赛队员：方川　曾龙　魏弘川 指导老师：陆耿 刘诚哲

i 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第二届全国大学生“飞思卡尔”杯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： 带队教师签名： 日 期：

ii 目 录 第1章 引言 ............................................................................................................................... 11.1 路径信息的采集 ............................................................................................................... 11.2 对采集到的数据进行分析 ............................................................................................... 21.2.1 引导线的识别 ......................................................................................................... 21.2.2 获取赛道信息 ......................................................................................................... 21.3 智能车控制决策 ............................................................................................................... 21.4 智能车执行单元 ............................................................................................................... 2第2章 智能车机械设计与调整方案 ....................................................................................... 32.1 轮胎优化调整 ................................................................................................................... 32.2 悬架结构设计与调整 ....................................................................................................... 42.3 前轮定位的调整 ............................................................................................................... 42.4 重心调整与车上设备的布置 ........................................................................................... 5第3章 智能车硬件设计方案 ................................................................................................... 63.1 传感器选型及电路设计 ................................................................................................... 63.1.1 传感器选型 ............................................................................................................. 63.1.2 信号采集方案 ......................................................................................................... 63.1.3 检测电路设计 ....................................................................................................... 113.2 电源系统设计 ................................................................................................................. 123.3 人机界面设计 ................................................................................................................. 123.4 其他部分电路 ................................................................................................................. 12第4章 智能车软件设计方案 ................................................................................................. 134.1 程序整体构架 ................................................................................................................. 134.2 图像处理 ......................................................................................................................... 154.3 赛道元素判断 ................................................................................................................. 174.4 控制算法 ......................................................................................................................... 18第5章 结语 ............................................................................................................................. 19参考文献 ......................................................................................................................................... 19

哈尔滨工程大学(光电)-极品飞车2号技术文档

哈尔滨工程大学(光电)-极品飞车2号技术文档

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛技术报告

学 校：哈尔滨工程大学

队伍名称：极品飞车2号

参赛队员：宁召柯

邹霖葳

沈 超

带队教师：管凤旭、张爱筠 关于技术报告和研究论文使用授权的说明

本人完全了解第一届“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

本文介绍了极品飞车2号为第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛而设计的智能车系统。文中介绍了该智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。

该智能车系统以MC9S12XS128作为整个系统信息处理和控制命令的核心，运用激光传感器识别小车的状态，在此信息上进一步处理以控制舵机的转向，通过实时比较控制算法实现闭环反馈控制，测试表明，该智能车能够很好的跟随黑色引导线，可以实现对应于不同形状的道路予以相应的控制策略，可快速稳定的完成整个赛道的行程。

由于第一年尝试制作激光车，在很多地方还很不成熟。

关键字：MC9S12XS128；激光；闭环反馈控制；速度控制;PID;摇头 目录

第一章 引言

1.1智能车的发展历史

1.2 智能车竞赛内容和主要研究

第二章 总体方案设计

2.1机械方面的总体设计

2.2 硬件方面的总体设计

2.3 软件方面的总体设计

第三章 赛车车体机械结构设计

3.1舵机位置的调整

3.2码盘的安装

3.3电路板的固定

3.4 前排激光的安装

第四章 赛车硬件系统设计

4.1 核心板的设计

4.2 电源模块的设计

4.3 电机驱动模块的设计

4.4 输入模块的设计

4.5 测速电路的设计

4.6激光电路的设计

第七届“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛浙江赛区比赛结果

第七届“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛浙江赛区比赛结果

序号所属学校队伍名称组别学生姓名1学生姓名21杭州电子科技大学杭电光电一队光电组朱飞龙叶晓龙2杭州电子科技大学杭电光电三队光电组黄超王俊伟3浙江工业大学之江学院T-Force光电组叶晓运余红淳4浙江工业大学银江光电三队光电组张舒寒林生生5浙江工业大学银江光电一队光电组董培徐奕鑫6浙江大学浙江大学华硕二队光电组肖谭南杨迪行7杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工光电二队光电组殷佳豪姚超炜8杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工光电三队光电组邵丁历徐斌9浙江万里学院Season 万里光电组查云佳吕林涛10浙江万里学院不定因素光电组姜卫国卢杰11杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工光电一队光电组林俊周文华12浙江工业大学银江光电二队光电组劳家骏李韶阳13杭州电子科技大学杭电光电二队光电组徐彪张炳亮14浙江海洋学院东海科学技术学院开拓者队光电组王法素李佳敏15宁波大学宁大光电1队光电组雷鹏项粤生16温州大学温州大学星火一号光电组郭相权周锋17中国计量学院现代科技学院现科1队光电组朱振华李前辉18浙江理工大学Sunny光电组陈燕忠乔桥19宁波大学宁大光电3队光电组黄孝圣陈斌20浙江大学宁波理工学院光电1队光电组王青周静喆21浙江海洋学院翎翼队光电组魏亚峰徐启奕22绍兴文理学院捷豹008光电组杨超孙启梁23浙江科技学院翔鹰队光电组钱春满刘健24浙江工业大学之江学院Z_Future光电组田桂孙凯华25浙江大学城市学院晨光1队光电组颜智胜蒋磊26浙江传媒学院火力聚集光电组邓旺强徐春芽27浙江农林大学桃园草根光电组张向力吕冬冬28温州大学追梦队光电组李常青孙旭鸿29湖州师范学院求真学院蓬蒿光电组钮志云朱娇30湖州师范学院云蚕光电组林杰吴勇31浙江万里学院幻之队光电组周伟凯王震宇32嘉兴学院嘉兴学院光电三队光电组汪勇标邹嘉丰33浙江大学宁波理工学院光电二队光电组汪凯罗将城34浙江大学宁波理工学院电刺翼队光电组金其挺丁攀35杭州师范大学飞翔队光电组陈建明秦靓莹36绍兴文理学院元培学院元培光电一队光电组金凯杨章健37中国计量学院行云光电组孙兴林李杰38浙江大学城市学院晨光3队光电组朱献康林鼎渊39温州医学院生工光电一队光电组冯利军董煌琳40嘉兴学院Speed Up光电组王承业余骁鑫41浙江农林大学荣光无限光电组徐象标吴忠惠42温州医学院极su伯爵光电组杨慧蓉梁俍43宁波大学宁大光电2队光电组严柯森林文韬44中国计量学院飞扬光电组陈元鹏谢丹第七届“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛浙江赛区45台州职业技术学院台职院1队光电组闻森超任伟46金华职业技术学院金牛2队光电组陈健聪鲁浩47宁波城市职业技术学院城院2队光电组池昌党金申洪48宁波城市职业技术学院城院1队光电组徐存杰周祝君