西安交通大学-天启队技术报告

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： 西安交通大学

队伍名称： 天启队

参赛队员： 邓鹏

刘晓敏

王森

带队教师： 昝鑫 刘小勇

关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第四届“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： 邓鹏

刘晓敏 王森

带队教师签名： 昝鑫 刘小勇

日 期：2011年8月14日

摘 要

智能车，作为一类移动机器人，是一个集成了环境感知，规划决策和自动驾驶多种功能的综合系统。本文以第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车比赛为背景，设计并实现了一种基于激光传感器的，能在规定跑道上自动寻线行驶的智能车系统。

该系统主要由主控模块，传感器模块，电源模块和执行机构模块组成，使用飞思卡尔公司的16 位单片机MC9S12XS128 作为控制核心，采用分立的激光管制作的激光传感器实时采集道路信息，通过程序控制伺服舵机与驱动电机来实现对转向和速度的控制。

本文从硬件电路设计，机械结构调整以及算法设计与实现三个方面详细叙述了智能模型车系统的设计与实现方法，并介绍了用于调试的工具与软件。经测试，目前智能车能以3m/s的平均速度在较为复杂的赛道上稳定运行。实验表明，我们设计的智能车系统稳定性较强，硬件稳定可靠。算法具有响应快，超调小，鲁棒性强等特点，达到了预期目标。

关 键 词：智能车；激光传感器；MC9S12XS128；PID 控制

目 录

第一章 引言 .......................................................................................................... 1

1.1 竞赛背景 ............................................................................................................ 1

1.2 文章主要内容 .................................................................................................... 1

1.3 文章结构安排 .................................................................................................... 2

第二章 总体方案设计 .......................................................................................... 3

2.1 总体方案选择 .................................................................................................... 3

2.2 总体结构设计 .................................................................................................... 3

2.2.1 主控模块 ..................................................................................................... 4

2.2.2 传感器模块 ................................................................................................. 4

2.2.3 电源模块 ..................................................................................................... 6

2.2.4 执行模块 ..................................................................................................... 7

2.3 本章小结 ............................................................................................................ 7

第三章 硬件电路设计与实现 .............................................................................. 8

3.1 最小系统板接口电路 ........................................................................................ 8

3.2 电源设计 .......................................................................................................... 10

3.2.1 系统5V电源 ............................................................................................ 10

3.2.2 慢启动保护电路 ....................................................................................... 11

3.3 传感器设计 ...................................................................................................... 13

3.3.1 分时发射电路 ........................................................................................... 13

3.3.2 传感器布局 ............................................................................................... 15

3.4 电机驱动电路 .................................................................................................. 15

3.5 编码器测速 ...................................................................................................... 17

3.6 本章小结 .......................................................................................................... 18

第四章 机械结构调整 ........................................................................................ 19

4.1 机械布局调整 .................................................................................................. 19

4.1.1 重心调整 ................................................................................................... 20

4.1.2 激光传感器安装 ....................................................................................... 21

4.1.3 电路板的安装 ........................................................................................... 22

4.2 转向机构调整 .................................................................................................. 22

4.2.1 车辆的转向特性 ....................................................................................... 22

4.2.2 转向舵机安装 ........................................................................................... 24

4.2.3 机械差速调节 ........................................................................................... 25

4.3 前轮定位调整 .................................................................................................. 26

4.3.1 主销后倾角 ............................................................................................... 26

4.3.2 主销内倾角 ............................................................................................... 26

4.3.3 车轮外倾角 ............................................................................................... 27 …… 此处隐藏：4955字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……