发布时间 : 星期一 文章基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计更新完毕开始阅读
东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第IV页
5.1.1 软件调试软件Code Warrior ............................................................ 34 5.1.2 无线调试模块 ................................................................................... 36 5.2软件设计 .......................................................................................................... 37
5.2.1 初始化模块 ....................................................................................... 37 5.2.2 智能车系统的控制策略的设计及实现 ........................................... 41 5.2.3 PID参数的整合 ................................................................................ 45 结论…………………………………………………………………………………..48 致谢…………………………………………………………………………………..50 参考文献……………………………………………………………………………..51 附录…………………………………………………………………………………..52
附录A：智能车硬件连接图 ................................................................................ 52 附录B：智能车最终实物图 ................................................................................ 53 附录C：PID CONTROLLER ................................................................................. 54
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1 绪 论
1.1 智能车的背景及意义
智能车系统以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械、车辆运动学等多个学科;主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。一般而言,智能车系统要求小车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。
智能车辆，是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体.它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车文互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统中一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。
随着科学技术的发展，特别是计算机技术、信息技术、人工智能、电子技术的突飞猛进，智能车辆技术有了实现的技术基础。目前智能车辆技术在轿车和重型汽车上主要应用于碰撞预警系统、防撞及辅助驾驶系统、智能速度适应、自动操作等，其在军事上的应用更加广泛和重要。
车辆智能化是汽车工业今后的发展趋势，也是人们对安全性要求越来越高未来汽车的发展方向。随着计算机技术和信息技术为代表的高新技术的发展，人工神经网络技术、模糊控制技术、神经模糊技术、虚拟实现等新技术的出现，智能车辆技术的研究将会有突破性的进展。智能车辆系统的实用化是是智能车辆发展的前进方向，适应性强、环境适应性好的智能车辆将是研究的重点。
对智能车系统的研究在某种程度上讲是对于智能车辆自动驾驶系统研究的缩影。目前自动驾驶技术的发展水平已经能在相对简单的路况实现全自动驾驶。例如在高速公路上，所有的车辆都向同一个方向行驶，没有行人，没有急转弯路段，车道都有明显的标记，这样就为自动驾驶提供了较好的条件。高速公路自动驾驶的一个主要技术是车道跟踪。一种车道跟踪系统由摄像机和处理器测定车道标记，传感器测定驾驶员加在方向盘
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上的扭矩；电子控制装置接收这些测量信息，驱动电机通过变速箱调整输送到转向机构的扭矩。
美国通用汽车公司计划在2015年前测试无人驾驶汽车技术，2018年左右将无人驾驶汽车推向市场。该公司正在联合零部件供应商、大学教授和其他汽车制造商共同研发这种无人驾驶汽车，给人们的长短途旅行带来革命性变革，大大减少交通堵塞和交通事故。为了减少交通事故，美国正在推广防止翻车的电子稳定性控制系统，要求2012年推出的新车型必须配备这种技术。接下来，美国还要实施车辆之间的通讯系统。
尽管与自然路况下的完全自动驾驶尚有一段不小的距离，人们已经研究出包含上述在内的许多自动驾驶辅助系统并成功地加以使用。随着科学技术的发展，我们相信不久的将来在市场上能够买到功能全面的自动驾驶汽车。不过，依笔者所见，汽车智能驾驶这种灵活而又复杂的操作，百分之百自动并不是最佳选择，在复杂的路段上还是宁愿相信人类自己[1,2]。
就目前情况看，智能车系统研究的重点是集中力量发展决定智能车控制成败的两大关键技术，即软硬件对于智能车稳定性和速度的提升。只有在这两大关键技术上获得突破性进展，才能实现“跟踪前沿，跨越发展”的目标。本文着重研究控制算法智能车控制系统的稳定性问题，兼顾硬件设计与机械调整，介绍一种基于HCS12单片机设计的智能车系统。硬件系统中的路径识别功能由双排红外光电传感器实现,车速控制主要由PID控制器进行调节。软件设计中实时检测路况,并定时中断采集速度反馈值。 1.2 智能车竞赛的研究现状 1.2.1 国外智能车竞赛现状
韩国大学生智能模型车竞赛是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以 HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会将提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够 自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。制作智能车，需要参赛队伍学习和应用嵌入式软件开发工具软件 code warrior和在线开发手段，自行设计和制作可以自动识别路径的方案、电机的驱动电路、模型车的车速传感电路、模型车转向伺服电机的驱动以及微控制器
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MC68S912DP256控制软件的编程，等等。其专业知识涉及 控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科， 对 学生的知识融合和实践动手能力的培养，对 高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的长期的推动作用。
图1.1 韩国大学生智能模型车竞赛车模
随着赛事的逐年开展，将不仅有助于大学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域学术水平的提升也有一定帮助，最终将有助于汽车企业的自主创新，得到企业的认可。这项赛事在韩国的成功可以证明这一点。2000年智能车比赛首先由韩国汉阳大学承办开展起来，每年全韩国大约有100余支大学生队伍报名并准予参赛，至今已举办5届，得到了众多高校和大学生的欢迎，也逐渐得到了企业界的极大关注。韩国现代公司自2004年开始免费捐赠了一辆轿车作为赛事的特等奖项。德国宝马公司也提供了不菲的资助，邀请3名获奖学生到德国宝马公司研究所访问，2005年SUNMOON大学的参赛者获得了这一殊荣，图1.1为他们设计的智能车模型[3]。
此外，欧美国家也在进行智能车系统的研究。 1.2.2 国内智能车竞赛现状
我国在智能车系统方面的研究主要是指从2006年起历年举办的“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛：参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。参赛队伍的名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间