基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计

摘    要

本智能车系统设计以 MC9S12DG128B 微控制器为核心，通过一个CMOS 摄像头检测模型车的运动位置和运动方向，使用LM1881视频分离芯片对图像进行处理，用光电传感器检测模型车的速度并使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高智能车的行驶速度和可靠性，采用了自制的电路板，在性能和重量上有了更大的优势，对比了各种方案的优缺点。实验结果表明，系统设计方案可行

关键词：MC9S12DG128，CMOS 摄像头，PID

目    录

1  绪论 1

1.1  智能车竞赛背景介绍 1

1.2  智能车系统设计思路及方案分析 2

1.3  系统整体设计结构图 3

2  机械结构的调整与设计 4

2.1  机械安装结构调整 4

2.2  舵机安装方式的调整 4

2.3  摄像头的安装 5

2.4  测速码盘的安装 5

2.5  前轮倾角的调整 6

2.6  地盘高度的调整 7

2.7  齿轮传动机构及后轮差速的调整 7

3  硬件电路的设计与实现 8

3.1  硬件电路设计方案 8

3.2  硬件电路的实现 8

3.2.1  以S12为核心的单片机最小系统 8

3.2.2  主板 13

3.2.3  电机驱动电路 18

3.2.4  摄像头 23

3.2.5  速度传感器 24

3.2.6  加速度传感器 24

3.2.7  去抖动电路 25

4  软件系统设计与实现 28

4.1  软件系统结构方案选择 28

4.2  软件主流程 28

4.3  端口分配 29

4.4  底层驱动程序设计 30

4.4.1  时钟模块 30

4.4.2  PWM模块 31

4.4.3  外部中断模块 31

4.4.4  ECT模块 32

4.4.5  AD模块 32

4.4.6  串口模块 33

4.4.7  普通IO模块 33

4.4.8  实时中断 34

4.5  图像信息处理及道路识别程序设计 34

4.5.1  赛道提取算法 35

4.5.2  有一定抗干扰和抗反光能力的黑线提取算法 37

4.5.3  道路识别算法 39

4.6  起跑线识别程序设计 40

4.7  车体控制程序设计 41

4.7.1  舵机控制算法 42

4.7.2  速度控制算法 43

结    论 44

致    谢 45

参考资料 46

附    录 47

附录A 47