飞思卡尔智能车光电组技术报告
杭州电子科技大学_钱江1号队(光电组)_技术报告.pdf
4.4 舵机摆头与打角子程序设计 .................................................................- 24 4.4.1 随动舵机控制程序设计 ..............................................................- 24 4.4.2 前轮舵机 PD 打角控制程序设计 ...............................................- 25 4.5 速度控制子程序设计 .............................................................................- 26 4.5.1 速度的给定 ..................................................................................- 26 4.5.2 速度 PID 控制 ..............................................................................- 26 4.6 软件部分总结 .........................................................................................- 26 第五章 开发工具、制作、安装、调试过程说明 ..............................................- 29 5.1 Codewarrior IDE 的安装与使用 .............................................................- 29 5.1.1 工程的创建 ..................................................................................- 29 5.1.2 程序源代码的编辑、编译与链接 ..............................................- 31 5.1.3 BDM 调试 .....................................................................................- 31 5.2 现场调试 .................................................................................................- 33 5.3 调试中遇到的问题及解决过程 .............................................................- 34 5.3.1 高速舵机问题 ..............................................................................- 34 5.3.2 光点宽度问题 ..............................................................................- 34 第六章 车模技术参数说明 ..................................................................................- 35 6.1 车模主要技术参数 .................................................................................- 35 6.2 机械部分其它参数 .................................................................................- 35 6.3 电路中芯片的种类及数量 .....................................................................- 35 6.4 其它技术参数 .........................................................................................- 36 6.5 设计过程中用到的主要软件工具 .........................................................- 36 第七章 总结 ..........................................................................................................- 37 致 谢 ..............................................................................................................- 39 参考文献 ................................................................................................................- 40 附录 B 车模系统 C 语言源程序 ....................................................................................
光电组：智能汽车竞赛技术报告
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告目录摘要 (II)第一章引言 (1)第二章控制系统总体设计方案 (3)2.1 系统硬件结构 (3)2.2 系统软件设计 (3)2.3 车模整体布局 (5)第三章车模整体设计 (7)3.1车模具体参数 (7)3.2系统电路板安装 (7)3.3 传感器安装 (8)3.4 测速模块安装 (10)3.5人机界面调参模板安装 (12)第四章系统设计软件 (13)4.1核心控制模块 (13)4.2主板模块主板电路图 (14)4.3 各电源块的说明： (15)4.4电机驱动模块 (21)4.5测速模块 (23)4.6线阵CCD跑道传感器模块 (23)第五章软件设计 (27)5.1 车模角度和角速度计算 (27)5.2滤波控制算法 (29)5.3车模直立控制 (30)5.4车模速度控制 (31)5.5车模方向控制 (32)第六章车模调试 (33)6.1 车模电路初步调试 (33)6.2现场动态参数调试 (34)6.3开发工具 (35)参考文献 (38)附件1：智能车技术参数 (III)附件2：整体原理图 (IV)附件3：程序源代码 (V)摘要本文为第八届飞思卡尔智能车光电组直立车模的设计说明。
本智能车采用大赛组委会统一提供的D型车模，以32位单片机K60 作为系统控制处理器，以IAR Embedded Workbench为开发平台。
整个智能车系统的设计与实现包括车模的机械结构调整、传感器电路的设计及位置安装、控制算法和策略优化、系统调试等多个方面。
通过对比不同方案的优缺点，并结仿真平台进行了大量底层和上层测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
系统硬件上包括核心控制模块，电源模块，传感器模块，电机驱动模块，软件设计方案为在深入分析研究大赛组委会给出的直立参考方案后，在一定程度上大胆创新，形成自己独特的方案，从而提高了车模的行驶速度和稳定性。
在智能车调试过程中，使用上位机利用蓝牙技术对智能车的状态进行实时监视，有效提高了调试的效率。
飞思卡尔智能车光电组技术报告
飞思卡尔智能车光电组技术报告报告目录目录1第一章方案设计11、1系统总体方案的选定11、2系统总体方案的设计11、3 小结1第二章智能汽车机械结构调整与优化22、1智能汽车车体机械建模22、2 智能汽车传感器的安装32、2、1速度传感器的安装32、2、2 线形CCD的安装42、2、3车模倾角传感器52、3重心高度调整52、3、1 电路板的安装52、3、2 电池安放52、4 其他机械结构的调整52、5 小结6第三章智能汽车硬件电路设计73、1主控板设计73、1、1电源管理模块73、1、2 电机驱动模块83、1、3 接口模块143、2智能汽车传感器153、2、1 线性CCD传感器153、2、2 陀螺仪153、2、3 加速度传感器163、2、3 编码器173、3 键盘，数码管183、4液晶屏203、5 小结20第四章智能汽车控制软件设计214、1线性CCD传感器路径精确识别技术214、1、1新型传感器路径识别状态分析224、1、2 线性CCD传感器路径识别算法234、2弯道的处理244、2、1弯道策略分析244、3 对速度的闭环控制244、4障碍的处理264、5小结26第五章开发工具、制作、安装、调试过程275、1 开发工具275、2 调试过程27第六章模型车主要参数296、1 智能汽车外形参数296、2 智能汽车技术参数29结论30参考文献32第一章方案设计本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能汽车控制系统进行深入的介绍和分析。
1、1系统总体方案的选定本届智能汽车大赛光电组比赛对传感器有着严格的规定，用到了线性ccd,但是由于需要镜头成像，所以会带来成像失真，静电干扰严重等问题。
由于平衡车的特殊性，车身在循迹前进的过程中，必须保持车身的平衡。
根据最基本保持车身平衡的基本原理，我们需要知道车身当前的角度和角速度。
因此在保持车身平衡方面，我们确定以加速度计作为角度传感器，陀螺仪作为角速度传感器。
飞思卡尔智能车光电组技术报告
飞思卡尔智能车光电组技术报告一、智能车光电组概述智能车光电组是指智能车中的关键性能元件——光电传感器集合体。
它能对车辆运动状态、线路、红绿灯等信息进行感知，实现智能驾驶的基础。
智能车光电组主要包括红外线传感器、光耦传感器、光电限位传感器等。
这些传感器通过感知周围环境中的光电信息，将其转化为电信号，再与控制电路进行通信，完成车辆的控制和判断。
二、红外线传感器红外线传感器是智能车光电组中最常用的传感器之一，其主要作用是对赛道上各种异物或者障碍进行探测，从而实现自主避障。
红外线传感器有两种，一种是红外线避障传感器，主要检测前方是否有障碍物。
另一种是寻迹传感器，主要检测车辆行进轨迹及车轮边界。
这两种传感器都通过发射一束红外线，然后检测红外线反射信号的强弱，来判断当前道路状态。
智能车中多数采用两种红外线传感器的组合，一个用于永久性突出物体的检测和避障功能，一个用于寻迹，检测当前赛道行驶的状态。
这种组合方案在实际使用中既能够减小了智能车的体积，同时也能够同时满足避障和寻迹两种功能的需求。
三、光耦传感器光耦传感器主要是测量霍尔电压，电容电压，电阻电压等物理量，全局范围内掌握智能车行驶的状态，构成智能车控制系统的重要部分。
通过对各种物理量的感应，对智能车进行动态实时控制。
如针对车速问题，可以采用霍尔电压测量方法，对车辆运动状态进行简单的判断。
智能车中采用光电传感器和电路配合的方法，还可以实现车辆行驶过程中的速度随时控制和加速度调整。
四、光电限位传感器光电限位传感器是一种可以控制智能车极限运动状态的传感器。
传感器通过实时控制智能车运动状态，避免车辆因超出极限而出现事故。
光电限位传感器一般分为三种，分别是机械限位传感器、磁性限位传感器和光电限位传感器。
传感器固定在车架上，在车辆行驶过程中限定车辆的行驶限度，从而确保车辆的安全性。
五、结论智能车光电传感器组是智能车控制系统中的重要组成部分。
它通过对周围环境的感知和探测来确保车辆的安全和自主导航。
第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第一章引言“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国，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HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会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径的智能车，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。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
智能小车系统由HCS12微控制器、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、舵机控制单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12XS128为控制核心，并采用CodeWarrior软件编程和BDM作为调试工具。
运用激光发射强大光线，使用采集光敏传感器AD值进行道路信息采集，并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速。
舵机控制主要采用PWM信号开环控制,而速度控制方面，由数据表来设定速度，PID控制来调整速度。
通过将总线频率超频到40M来更快更准确地进行控制。
各个部分经过MCU的协调处理，能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶，在进弯道之前能够提前减速并改变角度，达到平滑过弯和减小路程的效果。
在前几个月的努力中，我们自主设计机械结构和控制电路，构思独特算法，并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说，这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第二章方案选择第二章方案选择智能汽车比赛以快速平稳地完成赛程作为目标，这就要求赛车能够快速准确地检测跑道路径，及时做出合理的控制并迅速执行。
飞思卡尔智能车光电资料
飞思卡尔智能车光电资料概述飞思卡尔智能车（Smart car）系列是一款基于飞思卡尔公司的光电传感技术的自动驾驶小车。
光电传感技术是利用光电元件将感受到的光信号转化为电信号，并通过处理电信号得到有用的信息。
飞思卡尔智能车光电资料提供了有关自动驾驶小车的光电传感器的详细信息，包括工作原理、技术规格和应用案例等。
工作原理飞思卡尔智能车光电传感器是通过感受周围的光线来实现环境感知和障碍物检测的。
光电传感器通常由发射器和接收器两部分组成，发射器将红外线或其他光束发射出去，接收器则接收到从目标物体反射回来的光线。
通过测量发射光束和接收光束之间的差异，可以判断目标物体的位置、形状和距离等。
光电传感器可以分为两种类型：距离传感器和线路传感器。
距离传感器主要用于测量目标物体与车辆之间的距离，常用于自动驾驶小车的防碰撞系统。
线路传感器主要用于检测车辆行驶的路径，常用于自动驾驶小车的导航系统。
技术规格飞思卡尔智能车光电传感器具有以下技术规格：•工作电压：3.3V•工作电流：10mA•输出信号：数字信号•工作距离：10cm - 100cm•发射角度：60度•接收灵敏度：高于5000Lux应用案例飞思卡尔智能车光电传感器广泛应用于自动驾驶小车的各个方面，包括但不限于以下应用案例：防碰撞系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的前部，用于检测前方是否有障碍物。
当传感器检测到前方有障碍物时，会向控制系统发出警告信号，控制系统则会采取相应措施，如减速或避让，以防止碰撞事故的发生。
导航系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的底部，用于检测车辆行驶路径。
传感器将红外线发射到地面上的线路上，通过接收反射回来的光线来确定车辆的行驶方向和位置。
导航系统可以根据传感器的信号来控制车辆的行驶轨迹，以实现自动驾驶。
环境感知系统飞思卡尔智能车光电传感器可以配备在车辆的四周，用于感知周围的环境。
传感器可以检测到周围物体的位置、形状和距离等信息，以帮助车辆做出相应的决策，如避让行人或停车等。
飞思卡尔技术报告
K60模块分配K60的简介，我们本次使用了以下模块。
1. FTM模块：K60中集成3个FTM模块，而今年我们选用两个B车进行追踪循迹。
B车模使用单电机、单舵机，另外需要一个编码器。
所以对3个FTM模块进行如下配置：FTM0用以产生300Hz PWM信号控制舵机，FMT1用以产生18.5KHz PWM信号控制电机，FTM2用以采集编码器数据。
2. 定时器模块：K60中有多个定时器模块，我们使用了其中2个。
其一用以产生5ms 中断，处理相关控制程序。
另一个用以超声波模块的计时。
3. SPI模块：我们使用了K60的一个SPI模块，用以和无线射频模块NRF24L01P通信。
4.外部中断：我们使用了三个外部中断。
第一个是PORTA的下降沿中断，用以响应干簧管检测到磁铁。
第二个是PORTD的跳变沿中断，用以响应超声波模块的输出信号。
最后一个是PORTE的下降沿中断，用以响应NRF24L01P模块的相关操作。
数据采集算法传感器是智能车的眼睛，它们给智能车循迹和追踪提供了必不可少的信息。
因此，在智能车软件设计中必须保证数据采集算法的稳定性，同时兼顾其快速性。
本车比赛，我们的智能车主要采集以下传感器的数据：电感传感器电路板、编码器、超声波、干簧管。
下面主要详述超声波模块、电感传感器电路板的数据采集。
1 .超声波模块数据采集我们使用的超声波模块的DO引脚输出50Hz的矩形波信号，通过高电平的时间向单片机传递数据。
本超声波传感器的高电平时间为声波单程传输的时间，通过这个时间可计算出两车之间的距离。
我们使用外部中断和计时器结合的方式测量高电平时间。
首先配置PORTD11为跳变沿中断。
中断被触发时，如果PORTD11为高电平则开始计时，如果PORTD11为低电平则停止计时并记录时间间隔。
2. 电感传感器电路板的数据采集电感传感器电路板通过输出电压的大小反应响应位置和方向的磁场强度。
本次比赛中，我们使用了10个电感分布在6个不同位置，因此每个周期都要采集10路ADC数据，每路ADC数据采集32次进行平均滤波。
飞思卡尔智能车摄像头组技术报告 (2)
第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。
使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。
为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。
关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡AbstractIn this paper, we will design a intelligent vehicle system based on MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor sampling to the track image information to extract the track line center, to calculate the positional deviation between the car with the black line, the use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system design is feasible.Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation, SD card目录第1章引言................................................................................... - 1 - 第2章系统总体设计................................................................ - 2 - 2.1 系统分析..................................................................................... - 2 - 2.2 车模整体布局............................................................................. - 3 - 2.3 本章小结....................................................................................... - 4 - 第3章系统机械设计及实现................................................... - 5 - 3.1 前轮定位的调整......................................................................... - 5 -3.1.1主销内倾..............................................................................- 6 -3.1.2 后倾角.................................................................................- 6 -3.1.3 内倾角.................................................................................- 7 - 3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -3.2.1 左右不对称问题的发现与解决........................................- 10 - 3.3 编码器的安装............................................................................ - 10 - 3.4 摄像头安装.................................................................................- 11 -3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 - 3.5 摄像头的选用.............................................................................- 13 - 3.6 红外接收装置.............................................................................- 14 -3.7 防止静电复位.............................................................................- 15 - 3.8 本章小结.......................................................................................- 15 - 第4章硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -4.1 硬件设计方案............................................................................- 16 - 4.2 电源稳压......................................................................................- 17 - 4.3 电机驱动......................................................................................- 18 - 4.4 图像处理部分............................................................................- 19 -4.4.1 摄像头升压电路.............................................................- 19 -4.4.2 视频分离电路.................................................................- 19 -4.4.3 硬件二值化.....................................................................- 19 - 4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 - 4.6 本章小结......................................................................................- 21 -第5章系统软件设计.............................................................. - 22 -5.1 软件流程图...............................................................................- 22 - 5.2 算法新思路...............................................................................- 23 -5.2.1中心线提取.......................................................................- 23 -5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -5.2.3 单线检测......................................................................... - 24 - 5.3 舵机控制.....................................................................................- 25 - 5.4 速度控制.....................................................................................- 26 - 5.5 PID算法....................................................................................- 26 - 5.6 路径优化.....................................................................................- 31 -第6章系统联调...................................................................... - 33 - 6.1 开发工具.................................................................................... - 33 - 6.2 无线调试蓝牙模块及蓝牙上位机..........................................- 33 - 6.3 键盘加液晶调试......................................................................- 34 - 6.4 TF卡调试模块.........................................................................- 34 -6.4.1 TF卡.............................................................................- 34-6.4.2 SDCH卡 .........................................................................- 35 -6.4.3 软件实现.......................................................................- 36 - 6.5 C++上位机设计........................................................................- 36 - 6.6 电源放电模块...........................................................................- 38-6.6.1 镍镉电池记忆效应…………………………………….. - 39-6.6.2 放电及电池性能检测设备…………………………….. - 39- 6.7 本章小结....................................................................................- 40 - 第7章模型车技术参数........................................................ - 41 - 第8章总结............................................................................... - 42 - 参考文献...................................................................................... - 44 -第1章引言在半导体技术日渐发展的今天，电子技术在汽车中的应用越来广泛，汽车智能化已成为行业发展的必然趋势。
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第十届全国大学生“飞思卡尔”杯华北赛智能汽车竞赛技术报告目录目录 (11)第一章方案设计 (11)1.1系统总体方案的选定 (11)1.2系统总体方案的设计 (11)1.3 小结 (22)第二章智能汽车机械结构调整与优化 (33)2.1智能汽车车体机械建模 (33)2.2 智能汽车传感器的安装 (44)2.2.1速度传感器的安装 (44)1 / 262.2.2 线形CCD的安装 (55)2.2.3车模倾角传感器 (55)2.3重心高度调整 (55)2.3.1 电路板的安装 (66)2.3.2 电池安放 (66)2.4 其他机械结构的调整 (66)2.5 小结 (66)第三章智能汽车硬件电路设计 (77)3.1主控板设计 (77)3.1.1电源管理模块 (77)3.1.2 电机驱动模块 (88)3.1.3 接口模块 (99)3.2智能汽车传感器 (1010)3.2.1 线性CCD传感器 (1010)3.2.2 陀螺仪 (1010)3.2.3 加速度传感器 ............................ 错误!未定义书签。
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3.2.3 编码器 (1111)3.3 键盘，数码管....................................... 错误!未定义书签。
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3.4液晶屏 (1212)3.5 小结 (1212)第四章智能汽车控制软件设计 (1313)4.1线性CCD传感器路径精确识别技术 (1313)4.1.1新型传感器路径识别状态分析 (1414)4.1.2 线性CCD传感器路径识别算法 (1515)4.2弯道的处理 (1515)4.2.1弯道策略分析 (1515)4.3 对速度的闭环控制 (1616)4.4障碍的处理 (1717)4.5小结 (1717)第五章开发工具、制作、安装、调试过程 (1818)5.1 开发工具 (1818)5.2 调试过程 (1818)第六章模型车主要参数 (1818)6.1 智能汽车外形参数 (1818)6.2 智能汽车技术参数 (1818)结论 (2020)参考文献 ................................................ 错误!未定义书签。
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3 / 26第一章方案设计本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能汽车控制系统进行深入的介绍和分析。
1.1系统总体方案的选定本届智能汽车大赛光电组比赛对传感器有着严格的规定，用到了线性ccd,但是由于需要镜头成像，所以会带来成像失真，静电干扰严重等问题。
由于平衡车的特殊性，车身在循迹前进的过程中，必须保持车身的平衡。
根据最基本保持车身平衡的基本原理，我们需要知道车身当前的角度和角速度。
因此在保持车身平衡方面，我们确定以加速度计作为角度传感器，陀螺仪作为角速度传感器。
另外，车身转向控制方面，我们组没有使用陀螺仪作为转向反馈。
这样会让车转弯不连续和平滑，最重要的是限制了车模的速度，不用转向陀螺仪车模的极限速度大概率在一米三左右。
有了转向的陀螺仪可以2米以上。
1.2系统总体方案的设计遵照本届竞赛规则规定，智能汽车系统采用飞思卡尔的32位微控制器MK60DN256ZVLL10单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。
线性CCD采集赛道明暗信息，返回到单片机作为转向控制的依据。
加速度计&陀螺仪返回的模拟信号作为车身当前角度的信号。
主控输出PWM波控制电机的转速以保持车身的平衡和锁定赛道。
同四轮车不同，平衡组需要使用左右轮的差速来转弯。
为了控制的准确性和快速性，我们使用编码器作为速度传感器。
编码器返回的信号可以形成闭环，使用PID控制电机的转速。
平衡组强烈的加减速会导致车身的倾角剧烈的变化，这并不利于车1 / 26身保持平衡。
因此整个调试过程就是要保证车身稳定的前提下不断提高车模前进的平均速度。
根据以上系统方案设计，赛车共包括六大模块：MK60DN256ZVLL10主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块和辅助调试模块。
各模块的作用如下：MK60DN256ZVLL10主控模块，作为整个智能汽车的“大脑”，将采集CCD传感器、陀螺仪，加速度计和光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动两个直流电机完成对智能汽车的控制；传感器模块，是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间，同时使用陀螺仪和加速度计计算车模行进过程中的实时角速度和加速度信息，用以保持车模稳定行进；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汽车的加减速控制和转向控制；速度检测模块，检测反馈智能汽车轮的转速，用于速度的闭环控制；辅助调试模块，主要用于智能汽车系统的功能调试、赛车状态监控。
1.3 小结本章重点分析了智能汽车系统总体方案的选择，并介绍了系统的总体设计和总体结构，简要地分析了系统各模块的作用。
在今后的章节中，将对整个系统的各个模块进行详细介绍。
第二章智能汽车机械结构调整与优化智能汽车各系统的控制都是在机械结构的基础上实现的，因此在设计整个软件架构和算法之前一定要对整个模型车的机械结构有一个全面清晰的认识，然后建立相应的数学模型，从而再针对具体的设计方案来调整赛车的机械结构，并在实际的调试过程中不断的改进优化和提高结构的稳定性。
本章将主要介绍智能汽模型车型车的机械结构和调整方案。
2.1智能汽车车体机械建模此次竞赛选用的智能车竞赛专用模型车(D型模型车)，配套的电机型号为RN260-CN-2875。
智能车的控制采用的是双后轮驱动方案。
智能车的外形大致如下：图2.1 智能汽车外形图2.2 智能汽车传感器的安装车模中的传感器包括有：速度传感器，车模姿态传感器（陀螺仪、加速度计）以及线形CCD。
下面分别介绍这些传感器的安装。
2.2.1速度传感器的安装速度编码器我们采用了编码器，安装方法如下：用十字扳手套筒将车的后轮拆卸后，安装编码器，固定编码器的固定件是根据车得尺寸及与编码器的相对位置手工制作的连接固定件。
在安装完后轮后，在利用十字扳手套筒将后轮装上。
安装时应注意调整好齿轮间隙。
齿轮传动机构对车模的驱动能力有很大的影响。
齿轮传动部分安装位置的不恰当，会大大增加电机驱动后轮的负载，会严重影响最终成绩。
调整的原则是：两传动齿轮轴保持平行, 齿轮间的配合间隙要合适，过松容易打坏齿轮，过紧又会增加传动阻力，浪费动力；传动部分要轻松、顺畅，不能有迟滞或周期性振动的现象。
判断齿轮传动是否良好的依据是，听一下电机带动后轮空转时的声音。
声音刺耳响亮，说明齿轮间的配合间隙过大，传动中有撞齿现象；声音闷而且有迟滞，则说明齿轮间的配合间隙过小，或者两齿轮轴不平行，电机负载变大。
调整好的齿轮传动噪音很小，并且不会有碰撞类的杂音，后轮减速齿轮机构就基本上调整好了，动力传递十分流畅。
如图所示。
编码器安装完毕2.2.2 线形CCD的安装为了降低整车重心，需要严格控制CCD镜头的安装位置和重量，我们自行设计了轻巧的铝合金夹持组件并采用了碳纤维管作为安装CCD的主桅，这样可以获得最大的刚度质量比，整套装置具有很高的定位精度和刚度，使CCD镜头便于拆卸和维修，具有赛场快速保障能力。
CCD镜头的安装如图2.4所示。
图2.4 CCD的安装2.2.3车模倾角传感器车模倾角传感器包括陀螺仪和加速度计。
它们都是表贴元器件，单独固定在一块小电路板上，然后与车身相固定，从而保证检测数据的可靠性。
2.3重心高度调整重心的高度是影响智能车稳定性的因素之一。
当重心高度偏高时，智能车在转弯过程中会发生抬轮现象，严重时甚至翻车。
因此，从小车稳定性出发，我们尽量降低重心高度，从而保证小车可靠稳定。
5 / 262.3.1 电路板的安装为了使小车具有较好的稳定性及转向性能，我们在搭建小车时尽量选择降低重心，因此也将电路板安装在了电机上方，从而实现降低重心，提高小车的稳定性。
2.3.2 电池安放同样为实现降低重心，提高小车稳定性的目的，学长3D打印了符合参赛规则的电池支架，然后固定在电机下方，进而用于固定电池，最大程度的降低了小车的重心。
2.4 其他机械结构的调整另外，在模型车的机械结构方面还有很多可以改进的地方，比如说车轮、传感器的保护等方面。
由于直立小车的直立行驶及转向都是通过后轮实现的，因此当小车在转向时，模型车的轮胎与轮毂之间很容易发生相对位移，可能导致在加速时会损失部分驱动力，而且使小车的状态不稳。
因此，我们在实际调试过程中对车轮进行了粘胎处理，可以有效地防止由于轮胎与轮毂错位而引起的驱动力损失的情况。
为了保护模型车传感器支架，在车模机械设计的时候，我们增添了防撞保护装置，使一旦车模倾倒或者失控，防撞保护装置可保护车模机械的安全性，保证小车状态的稳定性。
2.5 小结模型车的性能与机械结构有着非常密切的联系。
良好的机械结构是模型车提高速度的关键基础。
在同等的控制环境下，机械机构的好坏对其速度的影响十分显著。
我们非常重视对智能汽车的机械结构的改进，经过大量的理论研究和实践，我们小车的大部分质量都集中在两轮前后，达到降低重心的目的，从而提高了小车整体的稳定性和可靠性。
第三章智能汽车硬件电路设计3.1主控板设计3.1.1电源管理模块首先了解一下不同电源的特点，电源分为开关电源和线性电源，线性电源的电压反馈电路是工作在线性状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。
线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的。
从其主要特点上看：线性电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音，开关电源效率高、损耗小、可以降压也可以升压，但是交流纹波稍大些。
电源模块对于一个控制系统来说极其重要，关系到整个系统是否能够正常工作，因此在设计控制系统时应选好合适的电源模块。
竞赛规则规定，比赛使用智能汽车竞赛统一配发的标准车模用7.2V 2000mAh Ni-cd供电，而单片机系统、路径识别的CCD传感器、陀螺仪和加速度传感器均使用的是3.3V的电源。
编码器需要5V电源，伺服电机工作电压范围为4V到6V （为提高伺服电机响应速度，采用7.2V 供电），直流电机可以使用7.2V 2000mAh Ni-cd蓄电池直接供电，智能汽车电压调节电路示例见图3.1。