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目 录

摘 要 ........................................................................................................................ III Abstract ......................................................................................................................... IV 目 录 ............................................................................................................................. V 引 言 .......................................................................................................................... 1 第一章 系统总体设计 ................................................................................................. 2

1.1系统概述 .......................................................................................................... 2 1.2整车布局 .......................................................................................................... 3 第二章 机械系统设计及实现 .................................................................................... 4

2.1车模转向模型分析 .......................................................................................... 4 2.2舵机安装 .......................................................................................................... 5 2.3转向轮的定位 .................................................................................................. 7 2.4车模重心 .......................................................................................................... 8 2.5编码器的安装 .................................................................................................. 8 2.6摄像头的安装 .................................................................................................. 9 2.7齿轮啮合及差速调整 ................................................................................... 10 第三章 硬件系统设计及实现 .................................................................................. 11

3.1硬件设计方案 ................................................................................................ 11 3.2传感器的选择 ................................................................................................ 11

3.2.1 摄像头 ................................................................................................ 11 3.2.2陀螺仪 ................................................................................................. 14 3.3电路设计方案 ................................................................................................ 14

3.3.1单片机最小系统板 ............................................................................ 15 3.3.2电源稳压电路 .................................................................................... 16 3.3.3图像处理电路 .................................................................................... 17 3.3.4电机驱动电路 .................................................................................... 17

V

3.3.5保护隔离与电平转换电路 ............................................................... 18 3.3.6键盘拨码电路 .................................................................................... 18 3.3.7 LCD液晶显示屏接口 ................................................................... 19

第四章 软件系统设计及实现 .................................................................................. 21

4.1赛道中心线提取及优化处理 ....................................................................... 21

4.1.1原始图像的特点 ................................................................................ 21 4.1.2赛道边沿提取 .................................................................................... 22 4.1.3图像校正 ............................................................................................ 25 4.1.4推算中心 ............................................................................................ 26 4.1.5路径选择 ............................................................................................ 28 4.2 折点求取原理简介 ....................................................................................... 29 4.3 PID 控制算法介绍 .................................................................................... 30

4.3.1位置式PID ......................................................................................... 32 4.3.2增量式PID ......................................................................................... 32 4.3.3 PID参数整定 .................................................................................... 33 4.4转向舵机的PID控制算法 .......................................................................... 33 4.5驱动电机的PID控制算法 .......................................................................... 35 第五章 系统开发及调试工具 .................................................................................. 37

5.1开发工具 ........................................................................................................ 37 5.2上位机图像显示 ............................................................................................ 37

5.2.1 C#静态上位机 ................................................................................ 37 5.2.2 MFC SD卡上位机 ........................................................................ 38 5.3 SD卡模块................................................................................................... 41

5.3.1 SD卡介绍 ....................................................................................... 41 5.3.2 SPI总线介绍 .................................................................................. 41 5.3.3软件实现 ............................................................................................ 42 5.4键盘模块 ........................................................................................................ 43

VI

第六章 模型车的主要技术参数 .............................................................................. 44 结 论 ............................................................................................................................ 45 参 考 文 献 .................................................................................................................... I 附录：程序源代码 .........................................................................................................II

VII