攝像頭組技術(shù)報(bào)告

構(gòu)和開(kāi)發(fā)流程。采用1:10的仿真車(chē)模，以飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的16構(gòu)和開(kāi)發(fā)流程。采用1:10的仿真車(chē)模，以飛思卡爾半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的16MC9S12XS128CodeWarriorIDE開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，使賽車(chē)智能車(chē)系統(tǒng)的調(diào)試工具，重點(diǎn)對(duì)SD卡上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。ThispaperintroducesthehardwareandsoftwarestructureofsmartcarsystemanddevelopmentprocessInthefifthfreescalecupcompetitionforintelligentvehicle.Using1:10simulationmodels,withFreescaleSemiconductorcompany’s16-bitMCUMC9S12XS128asthecore,dothesoftwaredevelopmentintheCodeWarriorIDEdevelopmentenvironmentandmakecarontheblacklinewiththefastestspeed.Thewholesysteminvolvesthemechanicalstructuredesignandadjustment,systemarchitectureanddesignofhardware,softwarealgorithmThispaperintroducesthehardwareandsoftwarestructureofsmartcarsystemanddevelopmentprocessInthefifthfreescalecupcompetitionforintelligentvehicle.Using1:10simulationmodels,withFreescaleSemiconductorcompany’s16-bitMCUMC9S12XS128asthecore,dothesoftwaredevelopmentintheCodeWarriorIDEdevelopmentenvironmentandmakecarontheblacklinewiththefastestspeed.Thewholesysteminvolvesthemechanicalstructuredesignandadjustment,systemarchitectureanddesignofhardware,softwarealgorithmanddebuggingsystems,etc.Thefronttire’soptimization,thefrontposition,steeringgearadjustmentandthecamerapositionareintroducedinthemechanicalstructure;TheMCUhardwareselectionandhardwaredesignofeachmoduleareintroducedinthehardwaredesign,inwhichthepowermanagementmodule,cameraacquisitionmoduleandmotorderivewithHbridgearemainlyintroduced;Inthesoftware,themainresourcemoduleinitializationandPIDalgorithmarethefocus;Finally,severaldebuggingtoolsofsmartcarareintroducedindetail,focusingontheSDcardonPCandKeywords:MC9S12XS128,Camera,Hbridge,PID,Edge緒 課題背景及意 整體思路和總體介 智能車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)及調(diào)緒 課題背景及意 整體思路和總體介 智能車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)及調(diào) 輪胎優(yōu)化調(diào) 車(chē)輪的定位和舵機(jī)調(diào) 前輪前 前輪外 后輪外 舵機(jī)的調(diào) 2.3重心調(diào)整與車(chē)上設(shè)備的安 智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件設(shè) MC9S12XS128最小系 核心控制器介 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電源管理模塊的設(shè) 5V穩(wěn)壓電 12V穩(wěn)壓電 3.3V穩(wěn)壓電 6V穩(wěn)壓電 攝像頭采集模 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 速度反饋模 調(diào)試模 智能車(chē)軟件設(shè)計(jì)方 控制系統(tǒng)整體程序架 系統(tǒng)初始 超頻設(shè) 攝像頭初始 PWM初始 測(cè)速模塊初始 視頻采集與圖像處 4.3.1視頻信號(hào)時(shí) 視頻信號(hào)采集與處理的時(shí)間安 軌跡信息提 軌跡位置利 控制策 經(jīng)典PID控制介 經(jīng)典PID算法應(yīng)用在智能車(chē)的速度控制 經(jīng)典經(jīng)典PID算法應(yīng)用在智能車(chē)的轉(zhuǎn)向控制 具體細(xì)節(jié)控 第五章系統(tǒng)調(diào) 編譯開(kāi)發(fā)環(huán) SD卡模 SD卡介 SPI總線(xiàn)的介 SD卡的軟件操 上位機(jī)軟件調(diào) 人機(jī)接口模 第六章模型車(chē)的主要技術(shù)參 結(jié) 參考文 附 V第一緒1.1第一緒1.1課題背景及意2006年以來(lái)每年舉行的全國(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)競(jìng)賽就本小組就是搭建基于視覺(jué)導(dǎo)航的智能汽車(chē)系統(tǒng)，通過(guò)攝像頭對(duì)賽道圖像的有效采1.2整體思路和總體介采集車(chē)輪的速度，并將信號(hào)傳到核心控制單元處理后，由PWM模塊產(chǎn)生相應(yīng)的PWM波1第二智能車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)第二智能車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)及調(diào)突出特點(diǎn)為四輪驅(qū)動(dòng)，四輪獨(dú)立懸掛，相比于A型車(chē)模結(jié)構(gòu)上復(fù)雜程度有所增加。同B型車(chē)模的機(jī)械結(jié)構(gòu)和調(diào)整主要分以下幾個(gè)方面：1.輪胎優(yōu)化調(diào)整；2.2.1輪胎優(yōu)化調(diào)2.2車(chē)輪的定位和舵機(jī)調(diào)2.2.1前輪前2Toe角度會(huì)改變車(chē)輛的轉(zhuǎn)向反應(yīng)和直道行駛Toe角度。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，選擇Toe角度會(huì)改變車(chē)輛的轉(zhuǎn)向反應(yīng)和直道行駛Toe角度。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，選擇2.2.2前輪外前輪外傾角是指通過(guò)車(chē)輪中心的汽車(chē)橫向平面與車(chē)輪平面的交線(xiàn)與地面垂線(xiàn)之間2.2.3后輪外2.2.4舵機(jī)的調(diào)B車(chē)的舵機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造成了一部分力矩的損失，所以為了盡量減少這 重心調(diào)整與車(chē)上設(shè)備的安像頭采用較輕的CMOS黑白攝像頭，安裝架采用碳纖維桿，并將攝像頭整體后移，在34第三智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬第三智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件設(shè)對(duì)智能車(chē)來(lái)說(shuō)，硬件系統(tǒng)的可靠性是必須的，為此我們小組花費(fèi)了大量時(shí)間在硬后再用算法實(shí)現(xiàn)。視頻信號(hào)是通過(guò)攝像頭采集模塊攝取賽道圖像并以PAL模擬信向53.1MC9S12XS128最小3.1MC9S12XS128最小系3.1.1核心控制器介單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，與原來(lái)的S12D系列單片機(jī)盡可能兼容，并不增加開(kāi)發(fā)難度。MC9S12XS12840M128KFLASH8K的和PWM等常見(jiàn)的接口模塊，在汽車(chē)電子應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的用途[5]。MC9S12XS128.88PWM.1Mbit/sCAN.兩個(gè)異步串行（SCI）模.一個(gè)同步串行（SPI）模112803.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)塊化的設(shè)計(jì)。單片機(jī)最小系統(tǒng)部分使用MC9S12XS128單片機(jī)，80引腳封裝，為減少電路板空間，板上僅將本系統(tǒng)所用到的引腳引出，包括PWM接口，定時(shí)器接口，外IO接口。其他部分還包括電源濾波電路、時(shí)鐘振蕩電路、6第三章智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件第三章智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件MCUMINIUM3.1單片機(jī)端口該最小系統(tǒng)板的資源配置如7ATD攝像頭圖像外部中場(chǎng)同步,行同步信號(hào)和圖像上升下降沿ECT光電編碼器脈沖信PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)信舵機(jī)驅(qū)動(dòng)信SCI串口通I/O預(yù)預(yù)留給RF905無(wú)線(xiàn)調(diào)試撥碼開(kāi)蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路剎車(chē)控制信PWM01234516位的通道PT7為脈沖累加器的外部引腳（XS系列PWM01234516位的通道PT7為脈沖累加器的外部引腳（XS系列單片機(jī)只PT7有脈沖累加功能，PJ7接收?qǐng)鐾叫盘?hào)產(chǎn)生場(chǎng)中斷，PP5接收行同步信號(hào)產(chǎn)生行中斷，PT4PT6讀取比較器二值化信息（即上升沿和下降沿的位置。異步串行通信模MCUPC間的數(shù)據(jù)通信1用來(lái)3.2電源管理模塊的設(shè)智能車(chē)系統(tǒng)的總的電源供應(yīng)來(lái)7.2V大容量鎳鎘電池，但是單片機(jī)最小系統(tǒng)和一5V的電源，SDRF9053.3V低壓，伺服電機(jī)工作電壓范圍4V6V之間，CMOS攝像頭經(jīng)過(guò)我們改裝應(yīng)5V供電，驅(qū)動(dòng)電路需要所示3.2.15V穩(wěn)壓電5V電源模塊用于為單片機(jī)系統(tǒng)、傳感器模塊LM1881等芯片供電。經(jīng)過(guò)比較，們選用了低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓芯片AMS1117-5.0為單片機(jī)和攝像頭供電，LM2940-5.0為各個(gè)模塊供電，故用如下圖3.4所示81332413.45V3.2.212V壓電12VPCB板的面積和布線(xiàn)的難易，我們經(jīng)過(guò)比12433.512V3.2.33.3V穩(wěn)壓電1332413.45V3.2.212V壓電12VPCB板的面積和布線(xiàn)的難易，我們經(jīng)過(guò)比12433.512V3.2.33.3V穩(wěn)壓電92 3241Cap3.63.3V3.2.46V穩(wěn)壓電6V供電電壓用來(lái)給舵機(jī)供電。賽車(chē)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)若直接給舵機(jī)電池電壓，電LM2941-ADJ42512633241Cap3.63.3V3.2.46V穩(wěn)壓電6V供電電壓用來(lái)給舵機(jī)供電。賽車(chē)調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)若直接給舵機(jī)電池電壓，電LM2941-ADJ42512633.3攝像頭采集模目前市場(chǎng)的模擬攝像頭有兩大主流：CCDCMOS，兩者都是利用感光二極管進(jìn)CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類(lèi)似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出，正因?yàn)槿绱?，兩者在效能與功能上有許多差異，CMOS的缺點(diǎn)是成像質(zhì)量130.3VLM1881視頻分離芯片來(lái)輔助采樣視頻[10]。LM1881單片機(jī)的I/O口，可以使用9S12XS128I/O口的中斷功能來(lái)接收這些信號(hào)。3.8123Header213570.3VLM1881視頻分離芯片來(lái)輔助采樣視頻[10]。LM1881單片機(jī)的I/O口，可以使用9S12XS128I/O口的中斷功能來(lái)接收這些信號(hào)。3.8123Header213576R843.8LM1881PJ7IO都具有中斷輸入功能，在這兩個(gè)中斷服務(wù)程具體實(shí)現(xiàn)是在PT4和PT6的中斷里采集二值化后的上升沿和下降沿信息，電路方面采定，最后考慮可靠性和穩(wěn)定性，選擇TL431作為參考電壓，另外考慮PAL3.911A3267B具體實(shí)現(xiàn)是在PT4和PT6的中斷里采集二值化后的上升沿和下降沿信息，電路方面采定，最后考慮可靠性和穩(wěn)定性，選擇TL431作為參考電壓，另外考慮PAL3.911A3267B53.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模常見(jiàn)方法是施加一個(gè)PWM（脈寬調(diào)制）方波，其通-斷比率對(duì)應(yīng)于所需速度。電機(jī)起PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為有效直流電平。PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)很常用，48482第三章智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件MC33887等，但是這些芯片的內(nèi)部電阻較大，發(fā)熱嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)能力有限，所以經(jīng)過(guò)搜集資料和仿真改進(jìn)，我們自己IR公司MOSFETIRLR7843MOSFET第三章智能車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)及硬件MC33887等，但是這些芯片的內(nèi)部電阻較大，發(fā)熱嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)能力有限，所以經(jīng)過(guò)搜集資料和仿真改進(jìn)，我們自己IR公司MOSFETIRLR7843MOSFET驅(qū)動(dòng)IR2104H橋驅(qū)動(dòng)電路。IRLR78433.3毫歐姆，最大允許連壓在10到20V，具有剎車(chē)使能功能，具有較好的保護(hù)和恰當(dāng)?shù)乃绤^(qū)，外接電路簡(jiǎn)單3.10電機(jī)驅(qū)動(dòng)電上，大大提高了電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。該驅(qū)動(dòng)器主要由以下部分組成：PWM信號(hào)輸入接口、剎車(chē)電路、電源及指示電路、上下橋臂功率MOSFET管、柵極驅(qū)動(dòng)電壓升電路、功率MOSFET管柵極驅(qū)動(dòng)電路等3.5速度反饋模PID制，即可消除上述各種因素的影響，使得車(chē)模運(yùn)行得更穩(wěn)定。車(chē)速檢測(cè)的方式有很多種，例如用測(cè)速發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)角編碼盤(pán)、反射式光電檢測(cè)、 1 D R1 MOTOR_1Header 2 1 VB 4 VS R2Res3 D R4 射式光電檢測(cè)和霍爾傳感器檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)采用了日NIDECNEMICON公司的光電編碼器，其內(nèi)部是由光電對(duì)管加光柵碼盤(pán)構(gòu)成的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，如3.11所示，輸出100線(xiàn)，1600mv的脈沖，需要外加信號(hào)調(diào)理電路整形成可靠的方波，調(diào)理和射式光電檢測(cè)和霍爾傳感器檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)采用了日NIDECNEMICON公司的光電編碼器，其內(nèi)部是由光電對(duì)管加光柵碼盤(pán)構(gòu)成的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，如3.11所示，輸出100線(xiàn)，1600mv的脈沖，需要外加信號(hào)調(diào)理電路整形成可靠的方波，調(diào)理和低速情況下波形均穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足要求3.11電編碼P2Header31C3212U1A3.12測(cè)速電3.6調(diào)試模后，通過(guò)上位機(jī)查看圖像數(shù)據(jù)，以便分析改進(jìn)。SD卡電路如下圖3.13所示 135246841234第四智能車(chē)軟件設(shè)計(jì)方控制系統(tǒng)整體第四智能車(chē)軟件設(shè)計(jì)方控制系統(tǒng)整體程序架4.1系統(tǒng)程序框程序框架如圖4.1，底層函數(shù)都以模塊化形式編寫(xiě)，并且盡量進(jìn)行了最優(yōu)化的調(diào)整4.2系統(tǒng)初始4.2.1超頻設(shè)9S12XS系列單片機(jī)一般外加16M外部晶振作為外部時(shí)鐘，內(nèi)部總線(xiàn)頻率可選為4.2系統(tǒng)初始4.2.1超頻設(shè)9S12XS系列單片機(jī)一般外加16M外部晶振作為外部時(shí)鐘，內(nèi)部總線(xiàn)頻率可選為PLL鎖相環(huán)時(shí)鐘，由于攝像頭數(shù)據(jù)采集需要很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，所以理論上希望內(nèi)部時(shí)鐘頻率越高越好，9S12XSPLLSEL選擇內(nèi)部總線(xiàn)PLLSYNR，REFDVPOSTDIV決40MPLL64M仍SYNR=0xc0|0x07;//disengagePLLto//turnon////Fpll=Fvco/(2*POSTDIV)CLKSEL_PLLSEL//whenpllissteady,thenuse//engagePLLto4.2.2攝像頭初始和場(chǎng)同步信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別接到單片機(jī)的PP5PJ7這兩個(gè)帶中斷輸入功能的IO口PT4PT6IO中斷功能/***************************ECT初始化TIOS&=TSCR2=TCTL3=6TSCR1_TEN=1;//打開(kāi)定時(shí)//PORTP5口為輸入方式（有待考察//PORTP5口為輸入方式（有待考察//pulldevice//pulldevice4.2.3PWM初始脈寬調(diào)制（PWM）模塊有8路獨(dú)立的可設(shè)置周期和占空比的8PWM通道，每個(gè)48路信號(hào)。通過(guò)配置寄存器可設(shè)置PWM的使能與否、每個(gè)通道的工作脈沖極性、每個(gè)通道輸出的對(duì)齊方式、時(shí)鐘源以及使用方式（單獨(dú)輸出還是合并輸出PWM0PWM1兩路合并為一16位PWM01來(lái)控制舵機(jī)，用PWM2PWM3兩路合并組成的PWM23與PWM4PWM5PWM451/255提高到1/65536。PWM模塊的初始化設(shè)置過(guò)程為：PWMPRCLK|=0x05;PWMPOL_PPOL1=1;PWMPER01=32分頻PWMDTY01=SERVO_MID;//PWME_PWME3=0;PWMPRCLK|=0x55;PWMPOL_PPOL3=PWMCTL_CON23=PWMPRCLK|=0x55;PWMPOL_PPOL3=PWMCTL_CON23=PWMPER23=PWMDTY23=PWMCNT23=PWMPOL_PPOL5=PWMCTL_CON45=PWMPER45=PWMDTY45=PWMCNT45=//32//2、3//4、54.2.4測(cè)速模塊初始本系統(tǒng)測(cè)速方案采用了光電編碼器測(cè)速，在固定周期里讀取脈沖數(shù)，即設(shè)置RTI10ms10ms9S12DG9S12XSECTPT7RTICTL=0b11000111;//16M晶振160*10^3分頻，10ms中TIOS_IOS7=0;TCTL1_OL7=0;//關(guān)閉輸PACTL=0b01000000;//使能脈沖累加功能，事件模式，下降沿，禁止脈沖4.3視頻采集與圖像處4.3.1視頻信號(hào)時(shí)時(shí)序的具體參數(shù)，具體結(jié)果見(jiàn)表4.1。4.131122行是場(chǎng)消隱信號(hào)。在視頻信號(hào)區(qū)，每行信號(hào)持續(xù)的每行持續(xù)的時(shí)間會(huì)有所變化，每行對(duì)應(yīng)的消隱脈沖持續(xù)時(shí)間，盡管大多數(shù)為3.5us，但4.3.2視頻信號(hào)采集與處理的時(shí)間時(shí)序的具體參數(shù)，具體結(jié)果見(jiàn)表4.1。4.131122行是場(chǎng)消隱信號(hào)。在視頻信號(hào)區(qū)，每行信號(hào)持續(xù)的每行持續(xù)的時(shí)間會(huì)有所變化，每行對(duì)應(yīng)的消隱脈沖持續(xù)時(shí)間，盡管大多數(shù)為3.5us，但4.3.2視頻信號(hào)采集與處理的時(shí)間安4.21-567-（同步脈沖因?yàn)椴捎玫哪M攝像頭每秒鐘會(huì)傳50因?yàn)椴捎玫哪M攝像頭每秒鐘會(huì)傳50場(chǎng)畫(huà)面到控制器，所以要求控制器要妥善理完畢（一般為20ms。處理方式仿照89S52中雙數(shù)據(jù)指針的做法，設(shè)置了兩個(gè)標(biāo)志位，一位為數(shù)據(jù)采集標(biāo)志位，擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)指針，另一位為數(shù)據(jù)處理標(biāo)志位，擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)指針實(shí)現(xiàn)了圖像采集與圖像處理同步進(jìn)行，通過(guò)軟件測(cè)量表明在數(shù)據(jù)采集完成后僅需不到行的時(shí)間就可完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)，圖像數(shù)據(jù)處理軟件部分流程圖如4.3數(shù)據(jù)處理流4.3中，Line_Save變量負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集工作，表示已經(jīng)采集的行數(shù)，它的變加。Line_Process變量負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理工作，表示數(shù)據(jù)待處理的行數(shù)，它也由場(chǎng)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理的同步4.3.3軌跡信息提4.3.3軌跡信息提找，軌跡邊緣獲取流程圖如圖4.4所示：對(duì)首行之外的數(shù)據(jù)處理采用窗口法減少數(shù)據(jù)處理時(shí)間，考慮到圖像中軌跡的連續(xù)置4.3.4軌跡位置利4.3.4軌跡位置利另外，由于近端的圖像信息比遠(yuǎn)端可靠，因此取較近的轉(zhuǎn)向參考行還可以確保舵4.4控制策4.4.1PID控制介PID控制是工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律。問(wèn)世至70多年來(lái)，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。單反饋PID控制原理框圖如圖4.5單位反饋的PID理單位反e代表理想輸入與實(shí)際輸出的誤差，這個(gè)誤差信號(hào)被送到控制器，控制器 iuke edt（4-dkp，ki，kd分別稱(chēng)為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。u接著被送到了執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣就獲得了新的輸出信u,這個(gè)新的輸出信號(hào)被再次送到感應(yīng)器以發(fā)現(xiàn)新的誤PID各個(gè)參數(shù)作用基本介紹此實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)節(jié)器。PID制器的基本算式（位置算式）如公式4-2：enn1unk(e 此實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)節(jié)器。PID制器的基本算式（位置算式）如公式4-2：enn1unk(e ekT)（4-pnTTkiPreUkp*errorki*Integralkd*（4-uuk[(e)(ee（4- T iPreU(kp*d_errorki*errorkd*dd_（4-直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，而且方法簡(jiǎn)單[14]。所以實(shí)際調(diào)車(chē)過(guò)程中，采用了第二4.4.2經(jīng)典PID算法應(yīng)用在智能車(chē)的速度控制通過(guò)光電編碼器獲取的當(dāng)前速度值來(lái)調(diào)整電機(jī)的PWM占空比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于速度的閉環(huán)控制。這樣做改變了通過(guò)直接設(shè)置PWM占空比調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的開(kāi)環(huán)控制方片機(jī)上實(shí)現(xiàn)代碼跟據(jù)公式4-3得如下代碼：speed_err=ObjectSpeed-(int)AveSpeed;//算出差值espeed_err0=speed_err; Ui=speed_err/4+Ui0;//積Ui0=//保存歷史DCDuty=其中反饋速度的獲取上，采用周期性讀取脈沖累加器的值，具體流程如4.6速度獲取流程4.4.3經(jīng)典PID算法應(yīng)用在智能車(chē)的轉(zhuǎn)向控制1、將積分項(xiàng)系數(shù)置零，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，相比穩(wěn)定性和精確性，舵機(jī)在這種動(dòng)態(tài)隨動(dòng)KiKp數(shù)，發(fā)現(xiàn)車(chē)能在直線(xiàn)高速行駛時(shí)仍能保持車(chē)身非常穩(wěn)定，沒(méi)有震蕩，基本沒(méi)有必要Ki參數(shù)Kd則使用定值，原因是舵機(jī)在一般賽道中都需要較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力2、微分項(xiàng)系Sensor=SERVO_MID+(Kp)*(x-CAR_MID)+Kd*(x-z);//Sensor=SERVO_MID+(Kp)*(x-CAR_MID)+Kd*(x-z);//增量式PID控制4.4.4具體細(xì)節(jié)控采用雙邊沿算法，采集到圖像中每一行的邊沿位置，并利用數(shù)組控制策略2——D形彎加速策略：D形彎時(shí)，用時(shí)非常多?？紤]到D形彎時(shí)一旦進(jìn)彎車(chē)的轉(zhuǎn)角比較穩(wěn)定，在看到直D形彎的具體特點(diǎn)——長(zhǎng)直道入彎，再到長(zhǎng)直道，判斷長(zhǎng)直道的方法是：以當(dāng)5幅圖像時(shí)是彎4.7D控制策略4——起跑線(xiàn)檢測(cè)4.84.8起跑線(xiàn)是白、黑、白、黑、白、黑、白分布的，根據(jù)這一特點(diǎn)我在程序里不是正對(duì)著過(guò)，這樣造成漏檢的可能就非常的大。因此，只檢測(cè)黑、白、黑、白、黑這樣也可以客觀的反應(yīng)起跑線(xiàn)的特點(diǎn)，并且實(shí)際調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這種方法比較準(zhǔn)確第五統(tǒng)調(diào)5.1編譯第五統(tǒng)調(diào)5.1編譯開(kāi)發(fā)環(huán)MetrowerksMC9S12系列專(zhuān)門(mén)提供的全套開(kāi)功能相比于以前有了許多提高。CodeWarriorforS12XHC12S12XCPU可視化參數(shù)顯示工具、項(xiàng)目工程管理器、CCodeWarrior5.2SD卡模CodeWrrior調(diào)試工具時(shí)需要通過(guò)PCSD5.2.1SD卡介SD卡(SecureDigitalMemoryCard)是一種基于半導(dǎo)體快閃存的新一代記憶設(shè)備。由SanDisk19998月共同開(kāi)發(fā)研制，其大小猶如一張郵票，重量只有2g，卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。SDFAT的格式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。SDSDSPI模式，主機(jī)系統(tǒng)可以選擇其中任一模式。SPI5.2.25.2.2SPI總線(xiàn)的介SPI(SerialPeripheralInterfaceMOTOROLA公司推出的一種同步串行總線(xiàn)接口,它是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的幾種串行擴(kuò)MISOMOSI,另外還有一條低電平有效的從機(jī)是以字節(jié)為單位進(jìn)行傳輸?shù)?每字節(jié)為8位,每個(gè)命令或者數(shù)據(jù)塊都是字節(jié)對(duì)齊的(8SDCS(CardSelect)SD卡發(fā)送命令,SD1字節(jié)或2字節(jié)響應(yīng))。SD5.2.3SD卡的軟件操SD5.1第五章系統(tǒng)調(diào)第五章系統(tǒng)調(diào)SD卡上電后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入SD總線(xiàn)模式，并在SD總線(xiàn)模式下向SD卡發(fā)送復(fù)位命令工作在SD總線(xiàn)模式。SD卡進(jìn)入SPI工作模式會(huì)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，若主機(jī)讀到的應(yīng)答信號(hào)01，即表SD卡已進(jìn)SPI模式，此時(shí)主機(jī)即可不斷地SD卡發(fā)送命令字此后，系統(tǒng)便可讀SD卡的各寄存器，并進(jìn)行讀寫(xiě)等操作，每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)都是按寫(xiě)正常，并且沒(méi)有影響單片機(jī)正常工作。具體流程圖如圖5.2所示第五章系統(tǒng)調(diào)上第五章系統(tǒng)調(diào)上位機(jī)軟件調(diào)5.4如圖5.4如圖5.4所示上位機(jī)軟件由VC++編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了在上位機(jī)上對(duì)SD卡中數(shù)據(jù)的讀取和5.2.4人機(jī)接口模人機(jī)接口部分具有一個(gè)3*4鍵盤(pán)和4個(gè)8段數(shù)碼管，用于比賽和調(diào)試時(shí)輸入控制參8LED64ZLG7290設(shè)計(jì)，8位共陰式數(shù)碼管（64LED）的智能顯示64LED顯示、鍵986654312345678127899+C5123123456784567899SD卡模塊結(jié)合一塊使用，非常方便，可以在不改變單實(shí)際應(yīng)用時(shí)，把該模塊機(jī)內(nèi)部代碼的情況下實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，數(shù)碼管在顯示按鍵的同時(shí)也可以用來(lái)上傳內(nèi)部參運(yùn)行狀態(tài)，直觀方便，使調(diào)試小車(chē)事半功倍74215354321986654312345678127899+C5123123456784567899SD卡模塊結(jié)合一塊使用，非常方便，可以在不改變單實(shí)際應(yīng)用時(shí)，把該模塊機(jī)內(nèi)部代碼的情況下實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，數(shù)碼管在顯示按鍵的同時(shí)也可以用來(lái)上傳內(nèi)部參運(yùn)行狀態(tài)，直觀方便，使調(diào)試小車(chē)事半功倍74215354321第六模型車(chē)的主要技術(shù)參長(zhǎng)寬高第六模型車(chē)的主要技術(shù)參長(zhǎng)寬高0視野范圍（近/遠(yuǎn)單片機(jī)MC9S12XS128作為系統(tǒng)控制處理器，采用基于攝像頭的圖像采樣獲取賽道圖PID方式對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)向進(jìn)行反饋控制。通過(guò)速度傳感器對(duì)小車(chē)形成速度閉環(huán)的PID控制。PIDSD卡上位機(jī)下位機(jī)代碼的編參考文黃開(kāi)勝，金華民，蔣狄南.韓國(guó)智能模型車(chē)技術(shù)方案分析[J].參考文黃開(kāi)勝，金華民，蔣狄南.韓國(guó)智能模型車(chē)技術(shù)方案分析[J].孫同景，陳桂友.Freescale9S12十六位單片機(jī)原理及嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京：宋敏，鄶新凱，鄭亞茹.CCDCMOS圖像傳感器探測(cè)性能比較.卓晴，王琎，王磊.基于面陣CCD的賽道參數(shù)檢測(cè)方法[J].電子產(chǎn)品世界，葛亞明，劉濤，王宗義.視頻同步分離芯片LM1881及其應(yīng)用[J].BrownMA,BlackwellKT,KhalakHG..Multi-ScaleEdgeDetectionandFeatureBinding:AnIntegratedApproach[J].Patternrecognition,1998,31(10),1479-1490.鄧劍，楊曉非，廖俊卿.FAT文件系統(tǒng)原理及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，附附錄AMAIN主函數(shù)#include<hidef.h>#include"Init.h"#include附附錄AMAIN主函數(shù)#include<hidef.h>#include"Init.h"#include/*commondefinesandmacros/*derivative-specificdefinitions#defineBlackMid #defineLeftEdge37#defineRightEdge#defineServoMid#defineServoMax可調(diào)整的變量uchar{附錄A：主控程序源代附錄A：主控程序源代void{inti;}ucharucharRelScanWith;int//黑線(xiàn)寬度允許誤差的基礎(chǔ)值Camera//Camera圖像數(shù)據(jù)區(qū)ucharv_point_up[276][5];ucharg_BlackCenter[276];ucharg_Width[276];ucharucharuintFlag_Down=0,Flag_Up=0;uintLineCCD=ucharFlagField=0;intUsableLines0;int其他變量intintintintPulse_Count0=0; intPulse_Count1=0;intAveSpeed=0;voidProcessLineOne(void);intintPulse_Count0=0; intPulse_Count1=0;intAveSpeed=0;voidProcessLineOne(void);voidLineProcess(void);voidMeasureSpeed(void);voidvoid函數(shù)聲明voidTurn(void) intKp=6-BlackErr=g_BlackCenter[120]-Servo=ServoMid+Servo=Servo+ServoMax;elseif(Servo<(Servo-Servo=Servo-PWMDTY01=}void{}void{附錄A：主控程序源代{//EasytoChangeif(Line_Process<Line_Save){附錄A：主控程序源代{//EasytoChangeif(Line_Process<Line_Save){//執(zhí)行舵機(jī)和調(diào)速控}}}行處理void{elseProcessLineOthers();if(Line_Process<=50&&field==0)}void{ucharuchar{if(v_point_up[Line_Process][i]-v_point_down[Line_Process][i+1]>=11&&v_point_up[Line_Process][i]-{}}{//processedge,dependon//CameraRelative40about{if(v_point_up[Line_Process][i]-v_point_down[Line_Process][i+1]>=11&&v_point_up[Line_Process][i]-{}}{//processedge,dependon//CameraRelative40about1/5of //邊沿的認(rèn)定范圍 值}else//itmustbetheblack{g_BlackCenter[Line_Process]=(v_point_down[Line_Process][temp[cnt-g_Width[Line_Process]=v_point_up[Line_Process][temp[cnt-1]]-v_point_down[Line_Process][temp[cnt-}{if(v_point_up[Line_Process][i]-v_point_down[Line_Process][i+1]>=13&&v_point_up[Line_Process][i]- {g_BlackCenter[Line_Process]=(v_point_down[Line_Process][temp[cnt-附錄A：主控程序源代g_Width[Line_Process]=v_point_up[Line_Process][temp[cnt-1]]-v_point_down[Line_Process][temp[cnt-}{附錄A：主控程序源代g_Width[Line_Process]=v_point_up[Line_Process][temp[cnt-1]]-v_point_down[Line_Process][temp[cnt-}{}}history}void{intWidthAllowErr=5*g_Width[Line_Process-1]/EptWith[Line_Process-for(i={temp1=temp+i-1;temp2=temp-i;if(temp1>RightEdge)if(temp2<LeftEdge)//嵌{{g_Width[Line_Process]=v_point