飞思卡尔智能车大赛杭州电子科技大学杭电二队

飞思卡尔智能车大赛技术报告

本设计采用单片机（MC9S12DG128）作为智能小车的检测和控制核心。路径识别采用CMOS摄像头，车速检测采用红外对管和编码盘，由MOS管组成H桥来控制驱动电机正反转的快速切换，利用PWM技术控制小车的运动速度及运动方向。基于这些完备而可靠的硬件设计，还设计了一套PID优化算法，编写了全闭环运动控制程序，经反复测试，取得了较好的效果。

第一章 引言

.1 智能车系统研究内容

智能车系统要求以MC9S12DG128为核心，能够自主识别路线，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，以最快的速度跑完全程。其主要研究内容包括以下几个部分：电源、路径识别、直流电动机驱动及运动控制等。

1.1.1 电源

根据智能车系统各部件正常工作的需要，对配发的标准车模用7.2V 1800mAh Ni-cd电池进行电压调节。其中，单片机系统、车速传感器电路需要5V电压，摄像头的12V工作电压由DC-DC升压回路提供，伺服电机工作电压范围4.8V到6V，直流电机经过H桥路由7.2V 1800mAh Ni-cd蓄电池直接供电。

1.1.2 路径识别

路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣。在高速度和预先判断算法的前提下，摄像头可能是寻找路径规迹的最好选择。因为MC9S12DG128的运算处理和AD采样速度有限，因此确定合理的采样次数和合理的处理摄像头的数据是十分重要的。舍弃非关键数据进行数据简化和制定高效率的路径规划也是一个难题。

1.1.3 直流电动机驱动

直流电机的控制一般由单片机产生的PWM信号配以H桥路来完成。为了得到更大的驱动电流和较好的刹车效果，选用低内阻的MOS管和适当的反向驱动也是必需的。MOS管我们选取了IRF4905和IRFZ48N，在MOS管子的驱动方面我们直接使用IR公司的IR4427双道驱动芯片。具体的H桥电路见图1.1 。

1.2 智能车制作情况

整个智能车控制系统分为4部分电路板，分别为路径识别模块，单片机模块，直流电机驱动模块和速度检测模块，还有串口通讯及调试接口。每个模块都单独做成一块电路板，模块与模块之间通过数据线相连。下面简单介绍每个模块的结构及相互间的连接。