飞思卡尔B型车模简介

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飞思卡尔智能车大赛技术报告

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛光电组技术报告学校：中北大学伍名称：ARES赛队员：贺彦兴王志强雷鸿队教师：闫晓燕甄国涌关于技术报告和研究论文使用授权的说明书本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名：带队教师签名：日期：2014-09-15日摘要本文介绍了第九届“飞思卡尔杯全国大学生智能车大赛光电组中北大学参赛队伍整个系统核心采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128MAA ，利用TSL1401线性CCD 对赛道的行扫描采集信息来引导智能小车的前进方向。

机械系统设计包括前轮定位、方向转角调整，重心设计器件布局设计等。

硬件系统设计包括线性CCD传感器安装调整，电机驱动电路，电源管理等模块的设计。

软件上以经典的PID算法为主，辅以小规Bang-Bang算法来控制智能车的转向和速度。

在智能车系统设计开发过程中使用Altium Designer设计制作pcb电路板，CodeWarriorIDE作为软件开发平台，Nokia5110屏用来显示各实时参数信息并利用蓝牙通信模块和串口模块辅助调试。

关键字：智能车摄像头控制器算法。

目录1绪论 (1)1.1 竞赛背景 (1)1.2国内外智能车辆发展状况 (1)1.3 智能车大赛简介 (2)1.4 第九届比赛规则简介 (2)2智能车系统设计总述 (2)2.1机械系统概述 (3)2.2硬件系统概述 (5)2.3软件系统概述 (6)3智能车机械系统设计 (7)3.1智能车的整体结构 (7)3.2前轮定位 (7)3.3智能车后轮减速齿轮机构调整 (8)3.4传感器的安装 (8)4智能车硬件系统设计 (8)4.1XS128芯片介绍 (8)4.2传感器板设计 (8)4.2.1电磁传感器方案选择 (8)4.2.2电源管理模 (9)4.2.3电机驱动模块 (10)4.2.4编码器 (11)5智能车软件系统设 (11)5.1程序概述 (11)5.2采集传感器信息及处理 (11)5.3计算赛道信息 (13)5.4转向控制策略 (17)5.5速度控制策略 (19)6总结 (19)6.1效果 (20)6.2遇到的问题以及解决办法 (20)6.3队员之间的合作很重要 (21)附录 (22)源程序 (23)1绪论1.1 竞赛背景随着经济发展，道路交通面临新的问题和新的挑战。

第九届飞思卡尔智能车竞赛材料清单V3.0

本材料表一共有9页，每个宝贝后面都附带有链接第九届飞思卡尔智能车竞赛光电组材料表(XS128)序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MC9S12XS128最小系统（16位）78.75178.75详情2BDM下载器（集成USB转串口）52.5152.5详情3线性CCD模块1201120详情4偏振片15115详情5线性CCD安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7舵机支架40140详情8舵机转向舵盘39.6139.6详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM2940电源芯片428详情12LM2940元件包0.320.6详情13200线编码器（单相）128.11128.1详情14编码器支架12112详情15编码器齿轮（B车）15.2115.2详情16OLED显示屏34.3134.3详情17第9届飞思卡尔竞赛指定B车模详情总计第九届飞思卡尔智能车竞赛光电组材料表（K60）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MK60DN512ZVLL10最小系统（32位）110.71110.7详情2OSJTAG下载器（集成USB转串口）84184详情3线性CCD模块1201120详情4偏振片15115详情5线性CCD安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7舵机支架40140详情8舵机转向舵盘39.6139.6详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM1117-3.3电源芯片428详情12LM1117-3.3元件包0.320.6详情13LM2940电源芯片428详情14LM2940元件包0.320.6详情15200线编码器（单相）128.11128.1详情16编码器支架12112详情17编码器齿轮（B车）15.2115.2详情18OLED显示屏34.3134.3详情19第9届飞思卡尔竞赛指定B车模详情总计第九届飞思卡尔智能车竞赛光电组材料表（MCF52255）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MCF52255最小系统（32位）110.71110.7详情2BDM下载器84184详情3线性CCD模块1201120详情4偏振片15115详情5线性CCD安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7舵机支架40140详情8舵机转向舵盘39.6139.6详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM1117-3.3电源芯片428详情12LM1117-3.3元件包0.320.6详情13LM2940电源芯片428详情14LM2940元件包0.320.6详情15200线编码器（单相）128.11128.1详情16编码器支架12112详情17编码器齿轮（B车）15.2115.2详情18OLED显示屏34.3134.3详情19第9届飞思卡尔竞赛指定B车模详情总计711.1元第九届飞思卡尔智能车竞赛摄像头组材料表（XS128）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MC9S12XS128最小系统（16位）78.75178.75详情2BDM下载器（集成USB转串口）52.5152.5详情3摄像头模块OV76201201120详情4偏振片15115详情5摄像头安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7MMA7361加速度传感器模块（三轴）21121详情8ENC-03MB陀螺仪模块（双轴）75175详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM2940电源芯片428详情12LM2940元件包0.320.6详情13200线编码器（双相）147.251147.25详情14编码器支架12112详情15编码器齿轮（D车）15.2115.2详情16OLED显示屏34.3134.3详情17第9届飞思卡尔竞赛指定D车模详情18第9届飞思卡尔竞赛指定E车模详情总计765.6元第九届飞思卡尔智能车竞赛摄像头组材料表（K60）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MK60DN512ZVLL10最小系统（32位）110.71110.7详情2OSJTAG下载器（集成USB转串口）84184详情3摄像头模块OV76201201120详情4偏振片15115详情5摄像头安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7MMA7361加速度传感器模块（三轴）21121详情8ENC-03MB陀螺仪模块（双轴）75175详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM1117-3.3电源芯片428详情12LM1117-3.3元件包0.320.6详情13LM2940电源芯片428详情14LM2940元件包0.320.6详情15200线编码器（双相）147.251147.25详情16编码器支架12112详情17编码器齿轮（D车）15.2115.2详情18OLED显示屏34.3134.3详情19第9届飞思卡尔竞赛指定D车模详情20第9届飞思卡尔竞赛指定E车模详情总计829.05元第九届飞思卡尔智能车竞赛摄像头组材料表（MCF52255）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MCF52255最小系统（32位）110.71110.7详情2BDM下载器84184详情3摄像头模块OV76201201120详情4偏振片15115详情5摄像头安装支架48148详情6碳素杆（10mm*8mm*500mm）12112详情7MMA7361加速度传感器模块（三轴）21121详情8ENC-03MB陀螺仪模块（双轴）75175详情9BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情10BTN7971驱动芯片17.29469.16详情11LM1117-3.3电源芯片428详情12LM1117-3.3元件包0.320.6详情13LM2940电源芯片428详情14LM2940元件包0.320.6详情15200线编码器（双相）147.251147.25详情16编码器支架12112详情17编码器齿轮（D车）15.2115.2详情18OLED显示屏34.3134.3详情19第9届飞思卡尔竞赛指定D车模详情20第9届飞思卡尔竞赛指定E车模详情总计序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MC9S12XS128最小系统（16位）78.75178.75详情2BDM下载器（集成USB转串口）52.5152.5详情310mH工字电感0.82016详情4 6.8nf电容0.2204详情5LM386运算放大器3412详情6NE5532运算放大器 3.5414详情7干簧管 2.525详情80.3mm漆包线（50米长）15115详情9碳素杆（5cm*3cm*1000mm）10.8110.8详情10碳素杆（6cm*4cm*1000mm）12224详情11碳素杆三通件（垂直） 4.829.6详情12碳素杆三通件（倾斜） 4.829.6详情13舵机支架40140详情14舵机转向舵盘39.6139.6详情15BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情16LM2940电源芯片428详情17LM2940元件包0.320.6详情18200线编码器（双相）149.582299.16详情19编码器支架12112详情20编码器齿轮（D车）15.2115.2详情21OLED显示屏34.3134.3详情22第9届飞思卡尔竞赛指定C车模详情总计序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MK60DN512ZVLL10最小系统（32位）110.71110.7详情2OSJTAG下载器（集成USB转串口）84184详情310mH工字电感0.82016详情4 6.8nf电容0.2204详情5LM386运算放大器3412详情6NE5532运算放大器 3.5414详情7干簧管 2.525详情80.3mm漆包线（50米长）15115详情9碳素杆（5cm*3cm*1000mm）10.8110.8详情10碳素杆（6cm*4cm*1000mm）12224详情11碳素杆三通件（垂直） 4.829.6详情12碳素杆三通件（倾斜） 4.829.6详情13舵机支架40140详情14舵机转向舵盘39.6139.6详情15BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情16BTN7971驱动芯片17.29469.16详情17LM1117-3.3电源芯片428详情18LM1117-3.3元件包0.320.6详情19LM2940电源芯片428详情20LM2940元件包0.320.6详情21200线编码器（双相）149.582299.16详情22编码器支架12112详情23编码器齿轮（D车）15.2115.2详情24OLED显示屏34.3134.3详情25第9届飞思卡尔竞赛指定C车模详情总计第九届飞思卡尔智能车竞赛电磁组材料表（MCF52255）序号名称单价（元）数量总计（元）链接1MCF52255最小系统（32位）110.71110.7详情2BDM下载器84184详情310mH工字电感0.82016详情4 6.8nf电容0.2204详情5LM386运算放大器3412详情6NE5532运算放大器 3.5414详情7干簧管 2.525详情80.3mm漆包线（50米长）15115详情9碳素杆（5cm*3cm*1000mm）10.8110.8详情10碳素杆（6cm*4cm*1000mm）12224详情11碳素杆三通件（垂直） 4.829.6详情12碳素杆三通件（倾斜） 4.829.6详情13舵机支架40140详情14舵机转向舵盘39.6139.6详情15BTN7971电机驱动（4合1）1261126详情16BTN7971驱动芯片17.29469.16详情17LM1117-3.3电源芯片428详情18LM1117-3.3元件包0.320.6详情19LM2940电源芯片428详情20LM2940元件包0.320.6详情21200线编码器（双相）149.582299.16详情22编码器支架12112详情23编码器齿轮（C车）15.2115.2详情24OLED显示屏34.3134.3详情25第9届飞思卡尔竞赛指定C车模详情总计。

第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规则与赛场纪律

第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律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，参加全国总决赛的场地比赛。

参赛队伍的名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主，技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。

大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。

车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁组；车模通过采集赛道图像（一维、二维）进行路径检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电组。

竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛，在实际可操作性基础上力求公正与公平。

一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。

本届比赛指定采用两种车模：z A 型车模：广东博思公司提供。

限定电磁组比赛使用。

z B 型车模：北京科宇通博科技有限公司提供。

限定光电组、摄像头组使用。

z 细节及改动限制见附件一。

2. 须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器。

z 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二；3. 参加电磁赛题组不允许使用传感器获取道路的光学信息进行路径检测。

z 参加光电赛题组中不允许传感器获取道路图像信息进行路径检测。

z 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段。

4. 其他事项z 如果损毁车模中禁止改动的部件，需要使用相同型号的部件替换；z 车模改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和 400mm 长。

二、有关赛场的规定1. 赛道基本参数（不包括拐弯点数、位置以及整体布局）见附件三；2. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示，在赛场内将安排采用制作实际赛道的材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试；三、裁判及技术评判竞赛分为分赛区和全国总决赛两个阶段。

第七届“飞思卡尔”比赛要求

第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律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、32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（省）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来决定，参加全国总决赛的队伍同时必须提交车膜技术报告。

大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。

车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组；车模通过采集赛道图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。

竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分（省）赛区预赛以及全国总决赛，在实际可操作性基础上力求公正与公平。

一、器材限制规定编号车模外观和规格赛题组供应厂商A型车模车模：G768电机：RS380-ST/3545，摄像头组东莞市博思电子数码科技有限公司舵机：FUTABA3010 B型车模车模型号电机：540，伺服器：S-D6光电组北京科宇通博科技有限公司C型车模车模型号：N286电机：RN260-CN 38-18130伺服器：FUTABA3010电磁组东莞市博思电子数码科技有限公司各赛题组车模运行规则：a)光电组，摄像头组：车模正常运行。

车模使用A型车模（摄像头组）、B型车模（光电组）。

车模运行方向为，转向轮在前，动力轮在后。

如图1所示：图1 光电组车模运行方向说b)电磁组：车模直立行走。

使用C型车模。

车模运行时只允许动力轮着地，车模直立行走。

如图2所示：图2 电磁组车模运行状态注：原车模的前轮（转向轮）、舵机实际上没有用了，可以去掉。

飞思卡尔

光电组、摄像头组、光电组、摄像头组、电磁组简介
霍尔开关元件：霍尔开关元件：霍尔传感器是基于霍尔效应原理，将电流、霍尔传感器是基于霍尔效应原理，将电流、磁场、位移、压力、磁场、位移、压力、压差转速等被测量转换成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、温度影响大、温度影响大、要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔传感器具有结构简单、温度补偿，但霍尔传感器具有结构简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的变化）无触点、动态范围（输出电动势的变化）大、无触点、寿命长、可靠性高，寿命长、可靠性高，以及易于微型化和集成电路化等优点。电路化等优点。
光电组、摄像头组、光电组、摄像头组、电磁组简介
理论上可以用密绕的线圈作为传感器去测量通电直导线的磁场。磁场。实际上要用LC并联实际上要用LC并联 LC 谐振电路放大感应电压，谐振电路放大感应电压，并且由于LC LC回路的选频并且由于LC回路的选频特性，特性，可以去除一些噪声。
‘飞思卡尔’智能车简介
大赛要求使用统一指定的竞赛车模套件，车模套件，采用飞思卡尔公司的位微控制器MC9S12XS128 MC9S12XS128作为 16 位微控制器MC9S12XS128作为核心控制单元，核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及控制算法等，向舵机控制以及控制算法等，完成智能车工程制作及调试。成智能车工程制作及调试。
‘飞思卡尔’智能车简介
大赛组委会统一规定了车模和赛道标准，大赛组委会统一规定了车模和赛道标准，并且主要以速度为评判标准：并且主要以速度为评判标准：

飞思卡尔智能车简介

智能车制作F R E E S C A L E学院：信息工程学院班级：电气工程及其自动化132 学号：6101113078姓名：李瑞欣目录：1. 整体概述2．单片机介绍3．C语言4．智能车队的三个组5．我对这门课的建议一、整体概述智能车的制作过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作。

内容涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科多专业。

下面是一个智能车的模块分布：总的来说智能车有六大模块：信号输入模块、控制输出模块、数据处理模块、信息显示模块、信息发送模块、异常处理模块。

1、信号输入模块：智能车通过传感器获知赛道上的路况信息（直道，弯道，山坡，障碍物等），同时也通过传感器获取智能车自身的信息（车速，电磁电量等）。

这些数据构成了智能车软件系统（大脑）的信息来源，软件系统依靠这些数据，改变智能车的运行状态，保证其在最短的时间内按照规定跑完整个赛道。

2、控制输出模块：智能车在赛道上依靠转向机构（舵机）和动力机构（电机）来控制运行状态，这也是智能车最主要的模块，这个模块的好坏直接决定了你的比赛成绩。

电机和舵机都是通过PWM控制的，因此我们的软件系统需要根据已有的信息进行分析计算得到一个合适的输出数据（占空比）来控制电机和舵机。

3数据处理模块：主要是对电感、编码器、干簧管的数据处理。

信号输入模块得到的数据非常原始，有杂波。

基本上是不能直接用来计算的。

因此需要有信号处理模块对采集的数据进行处理，得到可用的数据。

4信息显示模块：智能车调试过程中，用显示器来显示智能车的部分信息，判断智能车是否正常运行。

正式比赛过程中可关闭。

主流的显示器有:Nokia 5110 ,OLED模块等，需要进行驱动移植。

5信息发送模块智能车的调试过程中，我们需要观察智能车的实时状态（采集的信号是否正常，输出是否正常），这个时候就需要用到信息发送模块，将智能车运行时的数据发送到电脑上就行分析处理。

飞思卡尔B车模简介

B型车模简介图1 B型车模由于今年竞速组采用了新的B型车模（图1），许多参赛队对新车模都存在一些疑问，为了使同学们更加了解B型车模。

现向同学们大致介绍一下B型车模的特点和部分可调整参数。

B型车模采用的是国内厂商生产的1：16的电动越野遥控车的底盘部分，突出特点为四轮驱动，四轮独立悬挂，相比于往年比赛采用的A型车模结构上复杂程度有所增加。

同时可调整参数也有所增加，而通过调整这些参数，可以改变车辆的性能。

一、车身高度车身高度指的是当车子满载的时候，底盘离地面的高度。

可以通过旋转前、后桥中的一粒内六角螺丝来调整车身高度。

图2 前桥的内六角螺丝图3 后桥的内六角螺丝二、前轮Toe角度Toe角度（束角）是描述从车的正上方看，车轮的前端和车辆纵线的夹角。

车轮前端向内倾（内八字），称为Toe-in，车轮前端向外倾（外八字），称为Toe-out。

不同的Toe角度会改变车辆的转向反应和直道行驶的稳定性。

可以通过改变前万向节拉杆（图4中红圈所示）的长度来改变Toe角度。

图4 前悬挂三、前轮Camber linkCamber link是指前上桥两端的固定位置。

Camber link决定了车轮的Camber角度，以及悬挂移动时Camber角度的改变量，和悬挂系统的几何特性。

Camber link 位置会影响车辆的稳定性和抓地力。

可以通过调整前上桥的拉杆（图4中黄圈所示）的长度来改变前轮的Camber link。

四、后轮Camber linkCamber link是指后上桥两端的固定位置。

Camber link决定了车轮的Camber角度，以及悬挂移动时Camber角度的改变量，和悬挂系统的几何特性。

Camber link 位置会影响车辆的稳定性和抓地力。

可以通过调整后悬挂长柄万向节上的拉杆的长度来改变后轮的Camber link，如图5中红圈所示；也可通过改变后悬挂长柄万向节车身一端的固定位置来获得不同的Camber link，如图6中黄圈所示。

飞思卡尔

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今年我校的选拔机制
2、组队要求：前几届的比赛中都是在小范围内教师推荐的方式选拔的人员由老师安排组队参加培训和比赛的，今年为了让更多的学生参加到这一很好的学习、创新和实践平台中来，开始实践一种全新的选拔、培训和组队模式。我们的目的：“在公平的健康的竞赛平台上，让更多的学生参加进来、让更多学生体会到实践的魅力、让更多学生体会到创新的乐趣”。按照全国赛要求每队最多三人，我校要求最少两人。所以最后组队人数应该大于等于2人小于等于3人。专业不限（限工科）。年级不限。
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飞思卡尔智能车竞赛
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竞赛的目标
竞速赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一部能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。本届竞速比赛设立电磁组、光电平衡组车组与摄像头组三个赛题组别。参加分赛区比赛的每个学校最多可以报六支参赛队伍，如果总报名超过两支队伍则必须分别在不同组别进行报名，且必须首先保证各个赛题组有参赛队伍，每组不超过两队。参加安徽省、山东省、浙江省比赛的学校按照省赛比赛规则报名参赛。经过分赛区、省赛区的比赛选拔，每个学校每个组别只能有一支队伍参加全国总决赛。
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比赛细则说明——主控
须采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位处理器作为唯一的微控制器。飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位MPC56xx系列；DSC系列；16位微控制器，8位微控制系列系列。每台车模除了8位微控制系列可以允许同时使用两片之外，其它系列的微控制器则只能使用一片。
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飞思卡尔杯B型车模机械部件的改进探讨

ｔｅｃａｓｓｔｅｕｅｔｉｒｔｏａｓｄｂｏｏｔｓｏｋｂｏｂｒ；ｉｒｖｎｈｔｂｌｔｎｈｈｓｉｏｒｄｃｈｅｖｂａｉｎｃｕｅｙｔｏｓｆｈｅ —ａｓｒｅｓｍｐｏｉｇｔｅｓａｉｉｙａｄ
Ｄ．通过调整前后桥上的一粒内六角螺丝来调整车身高度；Ｅ压缩弹簧．拆开减震弹簧连杆的上盖。在内筒的螺杆里加装垫片，缩短连杆的长度．．
经试验，方法Ａ难以找到合适弹簧。且有犯规风险；方法Ｂ很难剪到合适的长度并保持四轮高
授，硕士生导师，通信作者，主要从事模式识别方面的研究．
第＝卷第２：１５期
刘南昌等：飞思卡尔杯Ｂ型车模机械部件的改进探讨
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据采集和速度控制不利．为提高小车的速度和安全性，需要对Ｂ型车模进行底盘重心及减震的调整，
ａｉｎｅｔｌｇｍｎ
“ 飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛已经成功举办了四届，为了增加大赛的挑战性及新鲜感，
从第五届开始，大赛要求光电组和摄像头组使用Ｂ型车模．Ｂ型车模由玩具遥控越野车模改造而来，
对于需要快速反应的竞速型比赛，Ｂ型车模存在不少问题，如底盘太高、减震器过于灵敏、舵机响应慢、测速码盘安装不便、四轮驱动控制等．为适应大赛要求，需对Ｂ型车模做技术改进，本文针对上述问题开展了Ｂ型车模机械部件的改进研究，提出了有效的解决办法，经试验取得了较好的效果．

飞思卡尔智能车竞赛培训教程

S12 PWM控制舵机
规则限制：
伺服电机个数不超过3个；不可以通过提高工作电压提升舵机的性能；不可以更换舵机；
S12 PWM控制舵机
控制说明
脉宽范围：对应舵机旋转角度，一方面舵机的极限位置；另一方面考虑到车模转向的极限。可以通过测试得到大约40 度左右；
PWM周期：可选择 50 – 200Hz
作者：卓晴等编 I S B N ：781124022X 出版社：北京航空航天大学出版社定价：36.50元
•汽车动态分析 •车速控制系统 •方向控制系统 •赛道检测系统 •电子控制系统 •策略规划系统 •行为决策系统 •路况记忆系统 •数据传输系统
研究项目介绍
模型车电机特性
电机特性和MC33886芯片
该竞赛与教育部已举办的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计4大专业竞赛不同，是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、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。
引导和激励学生实事求是、刻苦钻研、勇于创新、多出成果、提高素质，发现和培养一批在学术科技上有作为、有潜力的优秀人才。
舵机的控制方法
式；定时器中断方式； PWM硬件产生方式；等；
S12 PWM控制舵机
S12 PWM控制器；
具有8路PWM输出端口；具有独立的8路8bitPWM输出，或者4路
16bitPWM输出；具有A,B,SA,SB时钟源；
关于舵机驱动
舵机控制方法
三线连接方式 •红线：电源线+6V •蓝线：地线 •黑线：PWM控制信号
关于舵机驱动
使用S12 PWM输出控制舵机
舵机简介 S12 PWM控制舵机

光电组方案设计

第九届飞思卡尔智能车东秦光电组设计方案：组内成员：5111010 翟成（软件）5110904 郭波（硬件）5111503 李伟鹏（硬件）前言：看过本届竞赛规则之后，我们感觉，对于光电组，这次竞赛和之前八次有了一些变化。

在此之前的八届，可以说是完全靠比拼速度，然而到目前而言，速度似乎已经达到了一个瓶颈，想要再在速度上有很大的提高并非易事。

所以，相对而言，我们觉得与其再单纯的花大力气去提高校车速度，倒不如尝试多花一些精力在技巧上的提高。

速度虽然依然是重中之重，但可以考虑在提高小车稳定性的基础上适当的降低速度。

比如今年新增的人字掉头：要么直接当成弯道将CCD摇头，但是要转一个60度的弯对于B车模难度很大，B车模的转角不如A车，处理不好就要出赛道。

第二：反着跑，但是去年的摄像头证明了反着跑存在转向延迟，处理不好的话，速度也会上不去。

所以在这点上，应该花些时间反复测试，单单从理论上是无法知道谁优谁劣的。

整体结构：智能汽车系统采用飞思卡尔的32位微控制器K60单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。

在选定智能汽车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经K60的I/O口接收后，用于赛车的运动控制决策，同时内部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能汽车进行加速和减速控制，以及伺服舵机对赛车进行转向控制，使赛车在赛道上能够自主巡线行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。

为了对赛车的速度进行精确的控制，在智能汽车电机输出轴上安装光电编码器，采集编码器转动时的脉冲信号，经MCU捕获后定时进行PID自动控制，完成智能汽车速度的闭环控制。

此外，还增加了键盘作为输入输出设备，用于智能汽车的速度和控制策略选择。

根据以上系统方案设计，赛车共包括六大模块：K60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：（1） K60主控模块:核心控制模块，将采集光电传感器、光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机完成对智能汽车的控制。

飞思卡尔智能车底盘调整

A型车1、作用：提高智能车的加速性能、降低智能车的重心、增加车的刚度做法：合理的底盘刚度和底盘高度调节会提高智能车的加速性能。

智能车的重心应该越低越好，降低地盘时实现重心下降的较为直接的方式。

应注意到底盘高度的调节是将智能车的其他性能提高以后间接的帮助加速性能提高。

但由于新赛道中加入了窄道，从宽道到窄道的连接处，有一5mm 厚的凸起部分，为了能够安全的通过，并不使地盘受到不必要的磨损和震荡，因此地盘距离地面高度不能低于5mm。

降低底盘的方式可以通过增加前轮的垫片和换用后轮高位安装卡片来实现。

本次比赛组委会提供的智能车模型中，将四轮悬挂机构简化为一根连接车体前部与后部的悬架弹簧。

在实际运用中可以通过增加垫片的办法将底盘刚度调整的更紧，从而使得智能车前后连接更加稳定，提高传动效率。

其次由于赛道是平整的，因此可以把小车上的减震弹簧去掉以增加车的刚度。

舵机的安装去年我们测试了加长舵机臂的效果，加长舵机臂对提高舵机的响应确实有一定的效果，但是车身转动的惯性限制了车的转向。

而舵机臂加长会降低舵机定位的精度、提高重心、造成舵机损坏等。

所以今年我们放弃了加长舵机臂，将舵机从车头移到车的中心，直接安装在车的底盘上。

这样既可以降低车的重心，又可以降低车的转动惯量。

同时两边使用相同长度的舵机臂，保证转向的一致性。

舵机臂则自制了铝件以增强舵机臂的强度。

连杆安装角度和前束可以改变前轮转向的几何关系。

汽车方面的书籍中会有提到“阿克曼转角”。

不过我们所使用的车模空程比较大，轮胎比较软，与理论值相差较大，所以没有刻意调校。

图1 舵机底盘高度一般来说，底盘的高度越低，车的转向性能越好，行驶稳定性越佳。

前高后低的布置会比较有利于转向。

所以我们将前后底盘的高度都降低到5mm左右。

同时在车头加装专用的防撞海绵，在车模撞击赛道和墙壁是能够很好地起到缓冲作用。

图2 侧面底盘的调整我们把车的后轮底盘放低（在新车模的基础上），从而降低整车的重心，防止车翻倒。

飞思卡尔智能车电磁组技术报告

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以第十届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了基于电磁导航的智能赛车控制系统软硬件结构和开发流程。

该系统以Freescale半导体公司32 位单片机MK60DV510ZVLQ100为核心控制器,使用IAR6.3程序编译器，采用LC选频电路作为赛道路径检测装置检测赛道导线激发的电磁波来引导小车行驶，通过增量式编码器检测模型车的实时速度，配合控制器运行PID控制等控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。

同时我们使用集成运放对LC选频信号进行了放大，通过单片机内置的AD采样模块获得当前传感器在赛道上的位置信息。

通过配合Visual Scope，Matlab等上位机软件最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

实验结果表明，该系统设计方案可使智能车稳定可靠运行。

关键字：MK60DV510ZVLQ100，PID控制，MATLAB，智能车第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言 (5)第二章系统方案设计 (6)2.1系统总体方案的设计 (6)2.2系统总体方案设计图 (6)电磁传感器模块 (7)控制器模块 (7)电源管理模块 (7)编码器测速模块 (7)舵机驱动模块 (8)起跑线检测模块 (8)人机交互模块 (8)测距模块 (8)第三章机械结构调整与优化 (8)3.1智能车前轮定位的调整 (8)主销后倾角 (9)3.1.2主销内倾角 (9)3.1.3 前轮外倾角 (10)3.1.4 前轮前束 (10)3.2 舵机的安装 (11)3.3编码器安装 (12)3.4车体重心调整 (12)3.5传感器的安装 (13)3.6测距模块的安装 (14)第四章硬件电路设计 (15)4.1单片机最小系统 (15)4.2电源管理模块 (16)4.3电磁传感器模块模块 (17)4.3.1 电磁传感器的原理 (17)4.3.2 信号的检波放大 (18)4.4编码器接口 (19)4.5舵机驱动模块 (20)4.6电机驱动模块 (20)4.7人机交互模块 (21)第五章控制算法设计说明 (22)5.1主要程序流程 (22)5.2赛道信息采集及处理 (23)5.2.1 传感器数据滤波及可靠性处理 (23)5.2.2 位置偏差的获取 (25)5.3 控制算法实现 (27)5.3.1 PID算法原理简介 (27)5.3.2基于位置式PID的方向控制 (31)5.3.3 基于增量式PID和棒棒控制的速度控制 (31)5.3.4 双车距离控制和坡道处理 (33)第六章系统开发与调试 (34)6.1开发环境 (34)6.2上位机显示 (35)6.3车模主要技术参数 (36)第七章存在的问题及总结 (37)7.1 制作成果 (37)7.2问题与思考 (37)7.3不足与改进 (37)参考文献 (38)附录A 部分程序代码 (39)第十届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第一章引言随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。