第四届智能车竞赛技术报告

　　系统总体方案的设计

　　竞赛规则规定，智能车系统采用飞思卡尔的16 位微控制器MC9S12XS128 单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。在选定智能车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经XS12 MCU 的I/O 口处理后，用于赛车的运动控制决策，同时内部Pulse-Width 模块发出PWM 波，驱动直流电机对智能车进行加速和减速控制，以及多个伺服电机对赛车各个部位的转向进行控制，使赛车在赛道上能够自主行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。为了对赛车的速度进行精确的控制，在智能车后轴上安装光电编码器，采集车轮转速的脉冲信号，经MCU 捕获后进行模糊PID 自动控制，完成智能车速度的闭环控制。此外，还增加了键盘作为输入输出设备，用于智能车的角度和方位控制。系统总体方框图如图1。

　　根据以上系统方案设计，赛车共包括七大模块：MC9S12XS128 主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块、辅助调试模块。各模块的作用如下。

　　MC9S12XS128 主控模块，作为整个智能车的“大脑”，将采集光电传感器、光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机完成对智能车的控制。

　　传感器模块，是智能车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间。

　　电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源。

　　电机驱动模块，驱动直流电机和伺服电机完成智能车的加减速控制和转向控制。

　　速度检测模块，检测反馈智能车后轮的转速，用于速度的闭环控制。

　　辅助调试模块主要用于智能车系统的功能调试、赛车状态监控等方面。

　　智能车传感器模块设计

　　在确定智能车总体方案时，我们选择光电传感器的方案。为了获得更大前瞻距离，为控制系统后续处理赢得更多的时间，在从众多光电传感器中选择了大前瞻的激光传感器，前瞻距离可以达到普通光电传感器的数倍甚至十几倍，完全满足竞赛的要求。