基于MK60智能竞速赛车的设计与实现.doc

摘要:本设计主要实现智能竞速赛车在贴有两边黑带的闭合白素赛道上完整的实现运行一圈。赛道的宽度为45cm，赛道存在各种元素，包括直道元素、半径为50cm的弯道元素、半径为60cm的弯道元素、十字元素以及障碍等。在本次设计中采用了嵌入式芯片MK60DN512ZVLL10为核心控制单元，用“捕食者”摄像头进行图像采集，然后通过算法对路径进行处理。使用两路编码器实现对车速的实时测量，实现对智能车的闭环调节和控制。结合赛道元素计算出合适的舵机方向值和电机速度值，从而实现智能车在任何符合规则的赛道上都能够快速行驶。

本设计软件编写主要采用的是IAR软件，为了提高智能车的速度和稳定性，采用了串口通信和上位机采集数据等多种在线调试方式。对车模结构，电路设计以及路径识别算法和速度控制算法进行了多次调整和修改，实现对直道弯道任意组合元素的识别和控制处理，最终达到设计要求。

关键词：控制算法；路径识别；速度

目录

摘要

Abstract

1 系统概述-1

1.1 系统组成-1

1.1.1 MK60单片机-1

1.1.2 摄像头模块-1

1.1.3 编码器模块-1

1.1.4 电机模块-1

1.1.5 舵机模块-2

1.2 机械布局-2

1.3 设计流程-2

2 电路设计-3

2.1 电源管理部分-3

2.2 MK60核心板插座部分-4

2.3 辅助调试部分-4

2.4 电机驱动部分-5

3 软件设计-7

3.1 图像采集矫正-7

3.1.1 图像采集-7

3.1.2 图像矫正-7

3.2 赛道边沿提取-8

3.2.1 直道边沿提取策略-8

3.2.2 弯道边沿提取策略-8

3.2.3 十字补线策略-9

3.3 PID控制算法-9

3.4 方向的PID控制算法应用-9

3.5 速度的PID控制算法应用-10

4 系统调试-11

4.1 开发工具-11

4.2 调试工具-11

4.2.1 IAR在线调试-11

4.2.2 摄像头上位机软件-11

4.3 机械调试-11

4.3.1 底盘高度调整-12

4.3.2 前轮定位-12

4.3.3 舵机安装-12

4.3.4 编码器安装-13

4.3.5 摄像头安装-13

结    论-15

参 考 文 献-16

附录A 智能车主要技术参数-17

附录B 程序源码-18

致    谢-34