光电智能车控制系统软件的设计与实现.doc

摘要: 本文以第十二届恩智浦智能车竞赛为背景，主要包括智能车控制系统的硬件设计和软件开发。该智能车控制系统的硬件模块包括恩智浦飞思卡尔大赛组委会统一指定的C车模、电源模块、驱动模块、控制模块和传感器模块。

本课题在智能车竞赛的基础上继续改进，以恩智浦半导体公司生产的32位的单片机MK60FX512ZVLL15作为核心控制器，通过鹰眼摄像头对赛道信息进行采集并对采集到的图像进行二值化处理，进而根据一系列算法计算出赛道的中线值，使用位置式PID算法来控制舵机的打角，使用编码器采集智能车的速度，利用增量式PID算法给电机实时的速度值，从而达到了对智能车的闭环控制。为了能够方便修改和确定智能车的稳定参数值，本课题还使用了蓝牙模块、LCD显示模块，并通过大量的软硬件测试，实现稳定可靠的智能车控制软件系统。

关键词：智能车；控制系统；MK60FX512ZVLL15；鹰眼摄像头；编码器；PID

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1智能车研究背景-1

1.1.1发展历史-1

1.1.2智能车研究方向-1

1.1.3智能车发展前景-2

1.2“恩智浦杯”大学生智能车竞赛-2

1.2.1智能车竞赛简介-2

1.2.2智能车竞赛实况-3

1.3 论文的结构-4

第二章  系统总体设计-5

2.1系统概述-5

2.2系统的硬件部分-5

2.3系统的软件部分-6

第三章  智能车硬件模块-7

3.1 MCU控制模块-7

3.1.1 MK60FX512LL10最小系统-7

3.1.2 MK60FX512LL10单片机功能介绍-7

3.2传感器模块-8

3.2.1数字摄像头 鹰眼OV7725-8

3.2.2编码器-8

3.2.3红外避障传感器-9

3.3电源控制模块-9

3.4电机驱动模块-10

第四章  智能车软件控制相关算法-11

4.1 软件的控制流程图-11

4.2智能车跑道中心线的提取-12

4.2.1原始采集图像的特征-12

4.2.2跑道边沿黑线的提取以及赛道的识别-12

4.2.3计算跑道的中线-13

4.2.4智能车路径的选择-13

4.3智能车控制电机和舵机-14

4.3.1 PID算法的引入-14

4.3.2棒-棒算法的引入-14

4.3.2舵机的控制策略-15

4.3.3电机的控制策略-15

4.4本章小结-16

第五章 开发与调试-17

5.1开发环境-17

5.2上位机显示图像-18

5.3蓝牙和NRF模块无线调试-19

5.4拨码开关调试-19

5.5 LCD显示和按键调试模块-20

5.6本章小结-20

结束语-22

致  谢-23

参考文献-24

附录A-25