【南京邮电校赛】Car_TM4 - 嘉立创EDA开源硬件平台

**激光追车系统** **一、****任务** 设计并制作激光追车系统，包括自制遥控小车，自制激光瞄准装置，瞄准装 置包括摄像头、激光笔。系统组成如图 1 所示。 图 1 **二、****要求** **1****．基本要求** （1）搭载显示屏，实时显示小车转速，单位 RPM。（10） （2）小车速度通过按键可调，至少可分为三级速度，速度区别明显。（10） （3）要求小车自动沿直线行进指定距离（20-50cm 内任意数字），误差小于 10%，由按键输入行驶距离。（10） （4）在（3）的基础上，显示屏实时显示行进距离。（10） **2****．发挥部分** （1）小车带有姿态检测功能，能实现原地旋转 45°、90°、120°、180°， 由按键输入指定旋转角度，并在显示屏上实时显示旋转过程中旋转的角度。（20） （2）如图 1 所示，摄像头初始朝向随机摆放，将小车随机放在 A 区域内任 意位置（在摄像头视野内），通过按键启动摄像头，要求摄像头能从起始位置指 向小车，以激光笔照射到小车作为指示，激光笔至少连续照射在小车 5 秒以上。 （20） （3）遥控小车在 A 区域内行驶，要求摄像头跟随小车，以激光笔照射小车 作为指示。（20） **三、****说明** 1、遥控器与小车均为自制，不允许采用商用成品，其中遥控器与小车之间为无 线通信，遥控器需要能操作小车完成前行、后退、转弯、加速、减速等常规动作。 2、小车颜色，形状自定义，所采用的单片机与显示器类型自选。**E-2** 3、测评现场提供 1m*1m 白色图板，角度对照图纸。摄像头垂直高度，摄像头与 图板水平距离自定义。 4、发挥要求（3）由测评考官遥控。 5、发挥要求（3）摄像头追随小车时，激光笔照射在车身或者行驶路径时视为跟 随，出现偏移则酌情扣分。 获奖情况： 本项目获南京邮电大学积分赛二等奖 队伍信息：刘俊杰、张汉骁、李俊杰   指导老师：王健、林晓勇 本小车底板以tiva-M4为主控板，集成了多种电源接口、降压稳压模块、电机驱动、qei输入等直流电机底板所需的多项基本功能，此外也在适当位置拓展了多个舵机输出接口、蓝牙模块、OLED等部分。能够实现驱动小车以及qei检测等基本功能，此外配置了多路pwm输出接口，可以方便地连接控制舵机，此外，配置了OLED显示模块可以支持赛题中对小车转动角度、行驶速度等信息的显示。

赛题报告： **激光追车系统** **【****初级****组】** # **一、****系统方案** 本系统主要由遥控小车，遥控器，激光瞄准系统，下面分别论证这几个模块的选择。 ## **1、主控制器件****的论证与选择** 1.1.1控制器选用 单片机比较 方案一：采用TI的MSP430单片机。      MSP430具有处理能力强，运算速度快，超低功耗等特点且其内部资源十分丰富，易于开发。 方案二：采用 选用TI的TM4C123GXL单片机， TM4的主频高，性能高，功耗低，集成度高，在运算速度方面快于MSP430，且开发界面简洁能够完全满足系统控制要求。     通过比较，我们选择方案二。 1.1.2控制系统方案选择 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统     在面包板上搭建遥控小车系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：绘制电路板搭建系统     外表美观简洁，减少了相互干扰，显著增加了电路稳定性，非常适合本系统的设计。  综合以上两种方案，选择方案二。      综合以上三种方案，选择方案二。 ## **2、****激光瞄准****的论证与选择** 方案一：OpenMV+TM4C123GXL。OpenMV操作简单，库函数齐全，非常容易上手。但   是需要搭配TM4C123GXL作为信息处理系统，增长了延时，增加了方案的复杂度。 方案二：树莓派+OpenCV。精度高，库函数齐全，且自带处理系统，不用借助外部单片机，而能直接输出PWM波，系统反应更为迅速精准。 综合以上三种方案，选择方案二   # **二****、****电路与程序设计** 电源由航模电池和变压稳压模块lm2596s组成。为小车系统提供3V ,5V，12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，故不作详述。 ## **2、****程序的设计** ### **（1）****程序功能描述与设计思路** 1、程序功能描述 1）遥控器按键切换模式，不同模式下分别可以输入直线行驶的距离，要求的固定    角度，遥控。 2）小车能够接收遥控指令执行，并且OLED显示所需信息 2、激光追踪系统将小车位置信息通过OpenMV处理，通过PWM波形式反馈给舵机云台，调整激光位置。           # **三****、****测试方案与测试结果** ## **1、****测试方案** 运用万用表，检查电路各个模块连接良好。电源输出稳定，信号传输稳定流畅，电机反应迅速。烧录代码，查看运行情况。 ## **2、****测试条件与仪器** 测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。 测试仪器：数字示波器，数字万用表。   ## **3、****测试结果及分析** ### **（1）****测试结果****(****数据****)** 行驶固定测试结果如下表所示：                               （单位 cm） | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 目标值 | 20 | 27 | 36 | 44 | 50 | | 实际 | 20 | 28 | 35 | 44 | 51 | 转固定角度结果如下表所示：                                  （单位 °） | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | | 目标值 | 45 | 90 | 120 | 180 | | 实际值 | 45 | 89 | 121 | 178 |

### **（2）****测试分析与结论** 根据上述测试数据，由此可以得出以下结论： 1、小车能够根据指令，行驶固定距离与转过固定角度，且比较准确。 2、小车能根据串口指令迅速反应，OLED能实时显示出所需信息。 3、激光能够比较迅速定位小车，且能够实时追踪。 综上所述，本设计达到设计要求。