飛思卡爾智能車設計方案一：項目名稱：第五屆飛思卡爾智能汽車。二：設計要求：參考飛思卡爾智能車競賽基本要求。三：設計制作思路為了用單片機系統(tǒng)實現小車智能控制，本設計以MC9S12DG128為核心，附以外圍電路，將攝像頭傳感器得到的圖像信息進行綜合判別和處理，并通過速度傳感器獲得當前車輛速度，然后發(fā)出指令給電機驅動器（包括舵機和驅動電機），控制小車，從而使小車能夠快速、準確地識別特定路線行駛?？焖贉蚀_的圖像分析處理、準確的實時速度控制、CPU的綜合數據處理為小汽車實現自動加速、減速、限速、左轉、右轉提供了充分的保證。通過組裝車模、傳感器的選擇與布置、系統(tǒng)電路板的設計與安裝、仿真軟件的制作、安裝與調試以及控制算法的調試等等，首先使智能車運行起來，由低速逐漸向高速過渡。在實驗的基礎上不斷發(fā)現問題，不斷調試，不斷解決問題，使智能車能夠最大限度的沿著軌道快速、準確的行駛。1.路徑識別系統(tǒng)軟硬件設計方案：§道路尋找軟件設計由于每行搜索的是最黑點，因此可以將黑點的閾值稍稍擴大一點，即使遠方的黑白不清，由于找的是最黑點因此還是可以提取出真確的黑線的.它的主要問題是,不一定每行都有符合要求的點,會造成一行丟失而失去后面的黑點.解決的方法是當發(fā)現一行丟失以后,不立即退出搜索，而是置一個丟失計數器，只有當丟失計數器的值連續(xù)累加到一定的閾值后才退出.當每次搜索到一行的黑線后看看丟失計數器是否為非零.若不是，則說明前面沒有丟失行.若是，則說明前面有幾行丟失了.我們可以根據這一行與上以有效行對中間的丟失行對中間的丟失行做一個線性化處理.然后清零丟失計數器.有了丟失計數器，我們可以對賽道的提取條件加以嚴格的限制，而不必擔心黑線的漏檢.比如我們可以嚴格限制黑線的寬度,這樣我們可以很容易濾除看到大塊的黑斑帶來的干擾；對于上述的斜看十字交叉線的問題我們只要根據上一行的黑線嚴格限制下一行黑線出現范圍便可輕松濾除.當然在發(fā)現丟失行以后對于下一行的搜索必需加大黑線搜索的范圍，允許的連續(xù)丟失行越多則再次找回的黑線的可信度也就越低,在實際的提取過程中必須把握好這一閾值，使得即可以順利找到前方的道路，又不至于誤提取黑線.實際證明這種方法實現簡單，可靠性也最高,黑線提取十分穩(wěn)定。軟件設計框圖如下：

§硬件設計：OV7620面陣數字式CMOS傳感器OV7620是一款高集成度、中分辨率（640X480）、逐行/隔行掃描、彩色/黑白CMOS數字圖像傳感器芯片。它的數字視頻口支持多種輸出格式，輸出幀頻可于0.5到30幀/秒范圍內編程。OV7620內部集成I2C總線兼容的SCCB（SerialCameraControlBus）接口，外部主機以此來操作芯片內部寄存器，對芯片的功能進行設置。次芯片可以有效地對賽道圖像數據進行采集。先入先出FIFO緩沖器SN74V293SN74V293是64K深度18位高速同步先入先出緩沖器。該器件具有靈活的位寬配置（9位/18位），工作于9位寬度時，深度可達128K，同時具有6ns的低訪問延遲。該器件十分適合應用于網絡、視頻、電信、數據通訊以及其他需要緩沖大量數據和進行總線匹配的場合。FIFO可以緩存一幀以上的圖像數據。2：轉向舵機控制軟件設計方案及算法：§軟件設計由于舵機的控制信號是一個脈寬調制信號，所以很方便和數字系統(tǒng)進行接口。只要能產生標準的控制信號的數字設備都可以用來控制舵機，比方PLC、單片機等。這里介紹利用單片機產生舵機的控制信號來進行控制的方法?？紤]舵機對PWM信號的要求較高，為了提高精度，將單片機的8路8位的PWM輸出調整為4路16位的PWM輸出。舵機的轉角是通過調整高電平的寬度來控制的。舵機的PWM周期為18ms?20ms，兩側的極限位置的高電平寬度為1ms和2ms。晶振頻率為12M，一個時鐘周期為12個晶振周期，正好是1/1000ms，計數器每隔1/1000ms計一次數。以計數器1為例，先設定脈寬的初始值，在for循環(huán)中可以隨時通過改變a值來改變脈寬，然后設定計數器計數初始值為a。當計數結束時，觸發(fā)計數器溢出中斷函數，就是voidtimer0（void）interrupt1using1，在子函數中，改變輸出為反相（此時跳為低位），在用20000（代表20ms周期）減去高位用的時間a，就是本周期中低位的時間，c=20000-a，并設定此時的計數器初值為c，直到定時器再次產生溢出中斷，重復上一過程?！於鏅C方向控制算法信號AD采集之后，進行閾值判斷之后進行簡單的路徑算法，能夠使單排分辨率達到30個以上，足以使小車平滑的轉向形式。我們對舵機采用的是PD算法，即比例加微分算法。原因如下：比例算法在速度比較慢的時候，能產生很好的效果。但是在速度較快的時候，直道入彎道的時候轉彎會來不及。因此加上D算法，記錄以下先前一段時間的位置變化率，當直道入彎道的時候，位置變化會非?？?，因此可以加大轉向角，比單純的P算法效果好很多。當然，記錄的時間和D因子的參數調整是需要大量的時間和精力來調整的。3:電機驅動模塊設計方案：

本隊采用一些大功率管來驅動。譬如下面的電路，當然日后不一定會采用該電路，但是思想方法是一樣的。電機驅動部分我們采用4片大功率MOS管IRF3205組成的H橋電路，以增強對電機的驅動能力橋式驅動電路的控制電路由ST微電子公司的TD340組成，大大簡化了調速控制系統(tǒng)的硬件電路，而且具有單片機接口，可以很方便地與MC9S12DG256相連4■C36220nF±J_C3Jioi.E*22R2644■C36220nF±J_C3Jioi.E*22R264567PP28PP3910.FVbatOcsVoutCblResetHlCwdSIWdCb2StbyH2TempS2IniL2In2LlCfGnd234:整車運行控制系統(tǒng)設計方案及算法系統(tǒng)的基本軟件流程為：首先，對各功能模塊和控制參數進行初始化。然后，通過圖像采集模塊獲取前方賽道的圖像數據，同時通過速度傳感器模塊獲取賽車的速度。采用PID對舵機進行反饋控制。另外根據檢測到的速度，結合速度控制策略，對賽車速度不斷進行適當調整，使賽車在符合比賽規(guī)則的前提下，沿賽道快速行駛。算法部分主要涉及到PID-PD控制算法和預判算法等。5:其他輔助系統(tǒng)軟、硬件設計方案測速模塊的設計與應用本系統(tǒng)速度檢測模塊采用了型旋轉編碼器作為車速檢測元件（如：日本歐姆龍公司的E6A2-CWZ3C）。其精度達到車輪每旋轉一周，產生360個脈沖，不僅硬件電路簡

單，而且信號采集速度快、精度高，滿足模糊控制精度要求。藍牙串口調試模塊監(jiān)控界面為了能及時了解小車的行駛情況，實時采集我們所需要的數據，我們用嵌入式藍牙通訊模塊與PC通訊。PC平臺的設計：整個無線監(jiān)控系統(tǒng)PC平臺的設計從功能上來講，可以分為兩類。一是監(jiān)測模式，即從移動智能車上獲