飞思卡尔智能车竞赛摄像头组——技术报告

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1、飞思卡尔智能车竞赛摄像头组——技术报告"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告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八届"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:孟泽民章志诚徐晋鸿带队教师签名:陈朋朱威日期:2013.8.15摘要本文设计的智能车系统以MK60N512ZVL

2、Q10微控制器为核心控制单元,通过Ov7620数字摄像头检测赛道信息,使用K60的DMA模块采集图像,采用动态阈值算法对图像进行二值化,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。为了提高模型车的速度并让其更稳定,我们使用自主编写的Labview上位机、SD卡模块、无线模块等调试工具,进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明,该系统设计方案可行。关键词:MK60N512VMD100,Ov7620,DMA,PI

3、D,Labview,SD卡AbstractInthispaperwewilldesignasmartcarsystembasedonMK60N512ZVLQ10asthemicro-controllerunit.WeuseaOv7620digitalimagecameratoobtainlaneimageinformation.TheMCUgetstheimagebyitsDMAmodule.Thenconverttheoriginalimageintothebinaryimagebyusingdynamicthresh

4、oldalgorithminordertoextractblackguidelinefortrackidentification.Aninferredsensorisusedtomeasurethecar`smovingspeed.WeusePIDcontrolmethodtoadjusttherotatespeedofdrivingelectromotoranddirectionofsteeringelectromotor,toachievetheclosed-loopcontrolforthespeedanddire

5、ction.Toincreasethespeedofthecarandmakeitmorereliable,agreatnumberofthehardwareandsoftwaretestsarecarriedonandtheadvantagesanddisadvantagesofthedifferentschemesarecomparedbyusingtheLabviewsimulationplatformdesignedbyourselves,theSDcardmoduleandthewirelessmodule.T

6、heresultsindicatethatourdesignschemeofthesmartcarsystemisfeasible.Keywords:MK60N512VMD100,DMA,Ov7620,PID,Labview,SDcard目录摘要IAbstractII引言1第一章系统总体设计21.1系统概述21.2整车布局2第二章机械系统设计及实现42.1车体机械建模42.2车模转向轮的定位与调整52.3底盘高度及其调整62.4编码器的安装72.5舵机安装位置及结构调整72.6舵机转角分析82.7摄像头的安装9第三章硬件

7、系统设计及实现103.1硬件设计方案103.2电路设计方案103.2.1单片机最小系统板103.2.2电源稳压电路及检测电路113.2.3图像处理电路133.2.4电机驱动电路133.2.5舵机接口电路143.2.6拨码开关电路14第四章软件系统设计及实现164.1赛道双边线提取及优化处理164.1.1原始图像的特点164.1.2普通赛道提线174.1.3特殊赛道提线194.1.4偏差量的计算214.1.5路径选择214.2PID控制算法介绍224.2.1位置式PID234.2.2增量式PID234.2.3各种改进型PI

8、D244.2.4PID参数整定254.3转向舵机的PID控制算法254.4驱动电机的PID控制算法264.5速度决策算法264.6路径识别算法28第五章系统开发及调试295.1开发工具295.2上位机图像显示295.2.1Labview上位机295.3SD卡模块305.3.1SD卡介绍305.3.2SPI总线介绍31