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摘 要

本文设计的智能车系统以LPC54606微控制器为核心控制单元，通过MT9V032 CMOS摄像头检测赛道信息，提取赛道两边黑色边界线，用于识别赛道；通过编码器测量模型车的实时速度，然后运用自动控制算法改变电机转速和舵机打角，从而实现了闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，在小车的机械结构上都作了许多的工作。本文侧重于硬件角度阐释小车设计，包括机械结构的安装与调整，硬件系统的设计。

关键词：LPC54606 MT9V032 智能车 硬件设计

Design of multi-sensor smart car

Abstract

The smart car system designed in this paper utilizes the LPC54606 micro-controller . The track information is detected by the MT9V032 CMOS camera, and the black guide lines on both sides of the track are extracted for track recognition. The real-time speed of the model car is detected by the photoelectric encoder. The PID control algorithm adjusts the speed of the drive motor and the angle of the steering gear to achieve closed-loop control of the speed and direction of the model vehicle. In order to improve the speed and stability of the model car, a lot of work has been done on the mechanical structure of the car. This paper focuses on the hardware perspective to explain the car design, including the installation and adjustment of the mechanical structure, the design of the hardware system

Keywords:LPC54606 MT9V032 Smart car Hardware design

目录

Abstract 2

第一章 引言 5

1.1 智能车大赛简介 5

1.2 智能汽车制作情况概述 5

1.3 本文主要结构 6

第二章 系统总体方案设计 7

2.1系统总体结构 7

2.2 整车效果图 8

2.4 本章小结 9

第三章 机械结构设计 10

3.1车模机械模型 10

3.2转向轮的调节 10

3.3 舵机的安装 12

3.4 摄像头的安装 13

3.4.1 摄像头支撑杆的选择 13

3.4.2 摄像头标定和矫正 14

3.5 编码器的安装 14

3.6 超声波测距模块的安装 14

3.7 本章小结 14

第四章 硬件系统设计及实现 16

4.1硬件设计方案 16

4.2传感器的选择 16

4.2.1 摄像头 16

4.2.2编码器 18

4.3电路设计方案 18

4.3.1单片机最小系统板 19

4.3.2电源稳压电路及检测电路 20

4.3.3电机驱动电路 21

4.3.5舵机接口电路 22

4.3.6键盘拨码电路 23

第五章 软件系统设计及实现 23

5.1赛道中心线提取及优化处理 23

5.2特殊赛道元素的处理 24

5.3转向舵机的PID控制算法 26

5.4电机的PID控制算法 26

第六章 论文总结及展望 27

6.1 论文总结 27

6.2 课题不足 28

6.3 课题展望 28

参考文献 29

致谢 30

第一章 引言

1.1 智能车大赛简介

教育部以学生为出发点，每年举办一次由“恩智浦”冠名，高等学校自动化专业教学指导委员会指导的全国大学生智能车竞赛，旨在调动同学们的科研兴趣，增强同学们的自主动手能力，培养同学们的协作精神。

不同于其他大赛，此赛事着重于全面调动同学们的所学知识，联系当前社会飞速发展的汽车电子的境况，包含了各式学科如：传感、电子、机械、控制系统、计算机等的综合性创新竞赛。这些都为大学生课外学习，实践提供了广阔的平台。不仅如此，拥有了丰富的竞赛科研经历，对大学生的成长和再深造都有不小的益处，当然，开放式的竞赛还有助于大学生发散思维，积极创新，可谓大有裨益。

1.2 智能汽车制作情况概述

根据竞赛规则及功能要求，本智能车以恩智浦公司的32位单片机LPC54606为微控制器，以MT9V032摄像头为核心传感器，由组委会提供规定的车模，完成小车的设计。小车通过MT9V032传感器采集路况信息输送给单片机，单片机中编入的赛道识别程序会提取出有用的信息，然后选择最佳路线，同时闭环控制速度。智能车的完整设计包括软件，机械结构以及硬件。机械结构的设计包括：设计PCB板、改装车底车盘、摄像头、舵机的安装、编码器的安装、转向轮的调整等；

硬件设计的部分包括：

1. 用MC34063、TP7333和AS1015芯片组成稳压电路，将电池7，2V电压转换成12V、3.3V以及6V分别供给核心板，摄像头，舵机以及电机，从而保证整个车体上功能实现的基础。

2) 用数字摄像头MT9V032扫描赛道，利用相应的循迹算法找出相应的引导线。

3) 光电编码器可以实现对速度的实时测量，从而能够实时的反应车速，并作出相应的闭环控制；

4) 电机驱动电路是利用多个MOS管进行搭建的；

本系统软件方面利用开发工具IAR Embedded Workbench进行编程开发，用J-LINK进行程序下载。硬件方面使用AD15进行PCB以及原理图的设计。这些工具的使用，使得软件的设计编程，硬件的设计和调试工作得到了保证。所设计的系统经过测试，赛车能够快速安全的行驶。

1.3 本文主要结构

本文针对第十四届“恩智浦杯”智能车准备阶段的各个方面做了一个详细的总结。采用先总后分的结构，先对系统总体设计进行介绍，然后分别对各部分进行介绍，突出强调了系统机械设计、硬件电路。

本文分为七个章节，第一章为引言部分，简单介绍了本校智能车制作的一些情况；第二到四章为主体部分，对机械结构系统、硬件设计系统进行了详细介绍，第五章为论文总结，主要阐述了在设计过程中遇到的问题和解决办法，以及还存在的问题与自我反思。

第二章 系统总体方案设计

应“恩智浦”杯官方的要求，参赛学生必须选择官方的车模，其余的功能模块可自行选择。关于机械结构，硬件与软件的设计则全部交由学生来做。

2.1系统总体结构

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