单片机的智能小车防撞系统的设计【字数：12128】
摘 要传统智能小车将竞速作为首要任务，故实际运行过程中速度较快，但这样会使得智能小车冲出赛道时会以较高的速度撞向障碍物，从而加剧传感器的损坏速度。故在本次设计中以MK60DN512ZVLQ为主控芯片，所涉及的寻迹系统利用图像传感器采集赛道信息并判断赛道类型，依据图像传感器反馈的数据结合外围电路控制舵机转向及电机转速，来实现寻迹功能；所涉及的防撞系统采用超声波传感器，利用超声波的测距功能判断智能小车与障碍物之间的距离，利用超声波传感器反馈的数据使智能小车在冲出赛道之时，执行减速处理、滑行停车决策，最终使智能小车在撞上障碍物之前停下来，从而保障智能小车的安全。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 整体系统概述 2
1.4 智能小车防撞系统设计主要内容 2
2.车身与赛道系统搭建 3
2.1 车身系统的组成 3
2.2 各传感器选择与安装 4
2.2.1 CCD的选择与安装 4
2.2.2 PCB板设计与安装 4
2.2.3 电机安装 5
2.2.4 电池的安装 5
2.2.5 整车系统 6
2.3 赛道系统设计 6
3.硬件电路设计 7
3.1 硬件电路结构 7
3.2 电源控制系统 7
3.3 OLED界面系统 7
3.4 主控系统 8
3.5 测速系统 8
3.6 电机控制系统 9
3.7 防撞系统设计 9
4.软件控制设计 10
4.1 赛道图像采集 11
4.2 识别赛道 11
4.2.1 直道判断 12
4.2.2 弯道判断 12
4.2.3 十字判断 13
4.2.4 障碍判断 14
4.3 赛道处理 15
4.3.1 弯道补线策略 15
4.3.2 十字路口处理 16
4.3.3 提取中线 17
4.4 舵机控制 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.4.1 舵机驱动 20
4.4.2 舵机控制 21
4.5 电机控制 22
4.5.1 电机驱动 22
4.5.2 电机控制 23
4.6 防撞控制 24
4.6.1 超声波驱动 25
4.6.2 防撞控制 25
4.7 程序流程图 26
5.调试工具 27
5.1 IAR Embedded Workbench IDE调试软件 27
5.2 串口调试 27
5.2.1 USBTTL串口助手 27
5.2.2 蓝牙传输 27
5.3.3 上位机助手 28
参考文献 31
附录一：主程序 32
附录二：电路图 37
致谢 38
1.绪论
1.1 课题研究的意义
智能小车运行条件要求较为苛刻，要求具有特定的赛道，一定的光线强度。在满足以上要求的条件下，编写相应算法，使小车在赛道中运行。现有对智能小车的控制方案多采取如下措施：利用图像传感器采集赛道的数据，目前智能车中多采用数字摄像头或者线性CCD传感器，利用相关算法对采集到的数据进行分析，判断赛道类型，依据赛道的类型执行速度决策，转向决策等动作。其中速度控制中采用PID算法控制，转向处理中要事先提取赛道当前中线，依据对赛道提取的中线来判断，将提取中线与实际中线做差，求出偏离程度，依据偏离程度控制舵机，使小车运动方向在赛道中。
但是现有情况下，智能小车以追求高速度为目标，未涉及防撞系统设计。如上述所讲，由于小车在寻迹过程中，受到光线等因素影响，易冲出赛道，加之小车速度较高，很容易造成智能小车的相互碰撞，甚至在没有围栏的情况下撞在坚硬的墙体上，容易对传感器及小车零部件造成损害。该防撞系统可以在小车撞向障碍物之前及时制动，保证了小车行驶中的安全。该系统的设计可以延伸运用至现有家用汽车上，如在大雾天气行驶中，难以判断前方运行状况时，该系统通过自行检测，可有效的避免与前方障碍物相撞，保证乘客的乘车安全。
1.2 国内外研究现状
当今社会经济发展迅速，汽车行业也断扩大，尤其是随着大数据的到来，汽车逐步迈向智能化。就目前技术水平而言，智能车领域的研究已经有了突破，现有的智能车可以在进行处理过的道路上进行无人驾驶，但是还是不能完全实现的无人驾驶。现有无人驾驶技术是将行驶过程中所可能出现的道路情况等数据存放数据库中，依据这些数据库中的信息，实现避让，转弯等动作。不仅如此，智能车的控制还要依据GPS等定位系统提供的数据，交通拥堵状况，道路条件等信息完善路径的规划。可以说现有智能车技术已经取得了很大的进步，但是仍有很大的提升空间。
我国对智能车的发展也不断重视，现在全国各大高校不断加强对现在大学生电子技术的培养，正如已经举办了十三届的飞思卡尔智能车比赛，从过去的比赛来看，每一届赛题的难度都逐步提高，但却没有难倒各选手，反而是车速越来越快，不断刷新纪录。但是飞思卡尔比赛只注重与追求车速，忽略智能小车冲出赛道时对智能小车的保护，经常造成智能小车受到损害，十分可惜。
1.3 整体系统概述
基于K60单片机的智能小车防撞系统的设计，该系统可对智能小车前方路况实时检测，使智能小车在规定路况内寻迹，并在小车冲出赛道时，该系统自动判断智能小车与前方障碍物之间的距离，依据该距离，使得智能小车完成减速行驶、滑行停车的功能，已达到保护智能小车的目的。
1.4 智能小车防撞系统设计主要内容
课题的主要研究内容是：以模型车体为基础架构﹑以FreescaleK60为主控芯片，制作出具有自主道路识别、自动调速能力、自动避障的自适应智能小车，因此从以下几个宏观的方向做规划安排：
1、硬件设计
（1）小车的组装、系统优化；
（2）线性CCD与舵机安装方案设计；
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 整体系统概述 2
1.4 智能小车防撞系统设计主要内容 2
2.车身与赛道系统搭建 3
2.1 车身系统的组成 3
2.2 各传感器选择与安装 4
2.2.1 CCD的选择与安装 4
2.2.2 PCB板设计与安装 4
2.2.3 电机安装 5
2.2.4 电池的安装 5
2.2.5 整车系统 6
2.3 赛道系统设计 6
3.硬件电路设计 7
3.1 硬件电路结构 7
3.2 电源控制系统 7
3.3 OLED界面系统 7
3.4 主控系统 8
3.5 测速系统 8
3.6 电机控制系统 9
3.7 防撞系统设计 9
4.软件控制设计 10
4.1 赛道图像采集 11
4.2 识别赛道 11
4.2.1 直道判断 12
4.2.2 弯道判断 12
4.2.3 十字判断 13
4.2.4 障碍判断 14
4.3 赛道处理 15
4.3.1 弯道补线策略 15
4.3.2 十字路口处理 16
4.3.3 提取中线 17
4.4 舵机控制 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.4.1 舵机驱动 20
4.4.2 舵机控制 21
4.5 电机控制 22
4.5.1 电机驱动 22
4.5.2 电机控制 23
4.6 防撞控制 24
4.6.1 超声波驱动 25
4.6.2 防撞控制 25
4.7 程序流程图 26
5.调试工具 27
5.1 IAR Embedded Workbench IDE调试软件 27
5.2 串口调试 27
5.2.1 USBTTL串口助手 27
5.2.2 蓝牙传输 27
5.3.3 上位机助手 28
参考文献 31
附录一：主程序 32
附录二：电路图 37
致谢 38
1.绪论
1.1 课题研究的意义
智能小车运行条件要求较为苛刻，要求具有特定的赛道，一定的光线强度。在满足以上要求的条件下，编写相应算法，使小车在赛道中运行。现有对智能小车的控制方案多采取如下措施：利用图像传感器采集赛道的数据，目前智能车中多采用数字摄像头或者线性CCD传感器，利用相关算法对采集到的数据进行分析，判断赛道类型，依据赛道的类型执行速度决策，转向决策等动作。其中速度控制中采用PID算法控制，转向处理中要事先提取赛道当前中线，依据对赛道提取的中线来判断，将提取中线与实际中线做差，求出偏离程度，依据偏离程度控制舵机，使小车运动方向在赛道中。
但是现有情况下，智能小车以追求高速度为目标，未涉及防撞系统设计。如上述所讲，由于小车在寻迹过程中，受到光线等因素影响，易冲出赛道，加之小车速度较高，很容易造成智能小车的相互碰撞，甚至在没有围栏的情况下撞在坚硬的墙体上，容易对传感器及小车零部件造成损害。该防撞系统可以在小车撞向障碍物之前及时制动，保证了小车行驶中的安全。该系统的设计可以延伸运用至现有家用汽车上，如在大雾天气行驶中，难以判断前方运行状况时，该系统通过自行检测，可有效的避免与前方障碍物相撞，保证乘客的乘车安全。
1.2 国内外研究现状
当今社会经济发展迅速，汽车行业也断扩大，尤其是随着大数据的到来，汽车逐步迈向智能化。就目前技术水平而言，智能车领域的研究已经有了突破，现有的智能车可以在进行处理过的道路上进行无人驾驶，但是还是不能完全实现的无人驾驶。现有无人驾驶技术是将行驶过程中所可能出现的道路情况等数据存放数据库中，依据这些数据库中的信息，实现避让，转弯等动作。不仅如此，智能车的控制还要依据GPS等定位系统提供的数据，交通拥堵状况，道路条件等信息完善路径的规划。可以说现有智能车技术已经取得了很大的进步，但是仍有很大的提升空间。
我国对智能车的发展也不断重视，现在全国各大高校不断加强对现在大学生电子技术的培养，正如已经举办了十三届的飞思卡尔智能车比赛，从过去的比赛来看，每一届赛题的难度都逐步提高，但却没有难倒各选手，反而是车速越来越快，不断刷新纪录。但是飞思卡尔比赛只注重与追求车速，忽略智能小车冲出赛道时对智能小车的保护，经常造成智能小车受到损害，十分可惜。
1.3 整体系统概述
基于K60单片机的智能小车防撞系统的设计，该系统可对智能小车前方路况实时检测，使智能小车在规定路况内寻迹，并在小车冲出赛道时，该系统自动判断智能小车与前方障碍物之间的距离，依据该距离，使得智能小车完成减速行驶、滑行停车的功能，已达到保护智能小车的目的。
1.4 智能小车防撞系统设计主要内容
课题的主要研究内容是：以模型车体为基础架构﹑以FreescaleK60为主控芯片，制作出具有自主道路识别、自动调速能力、自动避障的自适应智能小车，因此从以下几个宏观的方向做规划安排：
1、硬件设计
（1）小车的组装、系统优化；
（2）线性CCD与舵机安装方案设计；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/599.html
