基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
基于飞思卡尔微控制器的智能循迹小车的设计
［ 作者简介 ］寸晓非 （９ ８一） 男 ， １７ ， 云南丽江人 ， 荆楚理工学院讲师 ， 硕士。研究 方向 ： 测控技 术 。
１ ８
图 １ 硬 件 结 构 框 图
分布如 图２所示。在图 ２ 所示的传感阵列中 ， 一个发射管对应二个接收管 ， 这样相 比一对一的发射 一 接 收可 以节 省近一 半 的发射 功率 。光 敏 晶体 管 的输 出 电压 作 为 Ｓ２ １Ｘ微 控 制器 的模 拟输入 ， 传 感信 号 ７组
中的黑色轨迹 ， 并通过微控制器对传感数据进行分析和融合 ， 实时调整小车 的运动状态 ， 实现一定条件 下的 自主行驶 。小车的导航系统同时具备 以下的能力 ： １ 传感系统能够准确识别轨迹信息 ； ） ２ 控制 算法足 够精 确 ， 制 系统对 于 检测结 果 能够做 到实 时响应 ； ） 控
【 关键词 ］ 智能 小车 ； 迹 ；１Ｘ微控制器 ； 循 Ｓ２ 红外传感 器阵列 ；Ｉ ＰＤ控 制
［ 中图分类号 ］ Ｔ ２ ２ ６ ［ Ｐ４ ． 文献标识 码］ Ａ ［ 文章编号］ １０ ４ ５ （０ ２ ０ ０ １ ０ ０ ８— ６ ７ ２ １ ）４— ０ ８— ５
０ 前 言
图 ２ 传 感 器 阵 列 分 布 图
ＩＯ—Ｉ７分 别对 应连 接到 微控 制器 的 Ａ Ｏ～Ａ ７模 拟 通道 上 。 Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ
１２ 伺 服 电机 ．
智能小车通过伺服电机进行转 向控制 ， 电机的运转采用脉宽调制模式 （ ＷＭ，ｕ ｅＷｉｈＭ ｄ ｌ Ｐ Ｐｌ ｄ ｏｕａ ｓ ｔ － ｉ ）可 ｆｎ ， 以随时改变行进的角度 。为 了始终保持在正确的轨迹上行驶 ， ｏ 电机每 ２ ｓ ０ｍ 将会接收一次脉 冲 信号 ， 以便调整行进的路线 ， 伺服脉冲的宽度决定着伺服电机角度变化 的范围。实时脉宽与小车转向偏 转角 的对应关系如表 １ 所示 。
基于Freescale Kinetis的电磁导航智能车的设计与实现
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｃａ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ Ｋｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｓ
到 目前 已经成功举办 ８ 届， 成为各高校展示科研 成果和大学实践创新能力 的重要平台。通过 比赛不
一
１ 总体 设 计
１ ． １设计 原理
，
仅能提高参赛学生的单片机 、 传感器 、 机械和软件开 发的综合应用能力 ， 同时也对相关学科 的建设提供了
一
根据麦克斯韦电磁场理论 ， 交变电流会在周围产 生交变的电磁场。智能汽车竞赛使用路径导航 的交
・
４ ８ ・ （ ￣ ， ０ ０ ４ ８ ）
基于 Ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｅ Ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｓ 的电磁导航智能车的设计与实现
２ ０ １ ４年第 ｌ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ ８ ５ ０ （ ２ ０ １ ４） ０ １ — ０ ０ ４ ８ — ０ ３
全 国大学生智能车比赛 以智能车技术为背景 ， 涵
Ｐ Ｉ Ｔ中断 、 输入捕捉中断 、 Ａ Ｄ采集 、 偏差计算 、 Ｐ Ｉ Ｄ控 制等程序 ， 实现小车 自动寻迹并匀速前进 。
盖 了自动控制 、 模式识别 、 传感技术 、 电子、 计算机 、 机 械等多个学科 ， 是教育部重点支持的五大科技竞赛之
流 电流 频 率 为 ２ ０ ｋ Ｈ ｚ ，产 生 的 电 磁 波 属 于 甚 低 频
基于HCS12X单片机的多传感器智能车控制系统设计
基于HCS12X单片机的多传感器智能车控制系统设计【摘要】本文基于飞思卡尔HCS12X控制单元，利用多传感器的信息融合技术设计了一款可以自主循迹行驶的智能车。
系统主要融合了GPS，视觉传感器，激光雷达传感器对智能车进行定位及轨迹控制。
该控制系统在安全性，可靠性，易操作性等方面都进行了综合的优化。
实验表明：该智能车可以按照设计路径自主行驶。
【关键词】智能车；HCS12X单片机；视觉传感器Multi-sensor Ｃombination Ｉntelligent Ｖehicle Ｃontrol Ｓystem＇s Ｄesign Ｂased on HCS12XHＡＮYi-lun WＡＮＧBin-long WＥＮXue-lei(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao Shandong, 266510)【Abstract】In this paper, the intelligent vehicle control system’s design based on HCS12X MCU. The Multi-sensor combination technology be used in this control system. This system can control vehicle’s position and Navigate the vehicle with GPS, vision sensor and laser radar sensor. This control system have an optimal decision in safety, reliability and handleability. The experiment showed that the smart vehicle can driving in the designed road by itself.【Key words】Intelligent vehicle; HCS12X MCU; Vision sensor0 引言随着近年来科学技术的高速发展，电子化、信息化、智能化成为了未来车辆的发展趋势。
基于飞思卡尔单片机的智能循线赛车设计和实现
系统 总 体 方 案 设计
本 文设计 的智 能循线 赛车 主要 由路径 检测 、 机转 向控制 、 舵 电机 驱 动 、 车速 控制 等功 能模 块 以及 软件 控 制 算 法构成 。小 车 以 １ ６位 ＭＣ Ｍ ９ １Ｄ １８ 为核 心控 制器 ， Ｕ（ Ｃ Ｓ２ Ｇ ２ ） 根据 黑色 和 白色反 射率 的不 同 ， 用 “ ” 阵 采 一 字 列 的红外 光 电传感器 对 黑线 白底 路 径 进 行识 别 ， 检 测 到 的 信 号送 入 ＭＣ 通 过 查表 方 式 改 变 控 制舵 机 的 将 Ｕ，
图 ３ ＩＲ ０ Ｔ ０９９电 路 原 理 图
图 ４ 驱动直流电机的“ 桥 电路 Ｈ”
２ ４ 舵 机转 角控 制模块 ．
系 统角度 控 制模块 采用 Ｆ ｔ ａ 司 的 ￥ ００型舵 机 ， ｕａ 公 ｂ ３１ 它为 通 用 舵 机 ， 具有 低 成本 、 反应 快 、 扭 矩 的 特 高
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图 １ 系统 结 构 框 图
２ 智能 小 车硬 件设 计
２ １ 电源模块 ．
电源是 一个 系统 正常工 作 的基础 ， 电源的设 计至关 重 要 。系统 模 块 中需 供 电的部 分 包 括 ： 电传 感器 模 光
收稿 日期 ： ０ ０— ３—１ ２１ ０ ９ 作者简介 ： 杨丹 明（ ９５一） 男 ， 士研究生 ， １８ ， 硕 主要研 究方向为控制理论 与控制工程。
第 ６期
杨丹明 ， 王富东 ， 张
成， ： 等 基于飞思卡尔单片机的智能循 线赛 车设计和实现
基于MFC的飞思卡尔智能车上位机设计
基于MFC的飞思卡尔智能车上位机设计众所周知，上位机在智能车调试中起着重要作用，尤其是通过无线串口，实现数据实时发送接收，极大方便了智能车调试。
作者以VC6.0为平台使用微软MFC，简单介绍串口上位机设计，抛砖引玉。
STEP1.新建MFC工程STEP2.加入串口类VC6.0进行串口开发主要有两种方式，一种是利用微软控件MScomm，一种是利用开源类CSerialPort。
但是前者编译生成的程序在其他电脑上运行还要注册控件，略显麻烦。
而后者属于对windows API封装，使用方便，兼容性强。
本文重点介绍CSerialPort的使用。
在/serialport.html下载最新CSerialPort类，工程中添加.h 和.cpp文件，如下图。
在serialDlg.cpp和serialDlg.h中包含Cserialport头文件同时在serialDlg.h中定义对象CSerialPort m_SerialPort; //CSerailPort类对象STEP3. Cserialport必备函数STEP4.窗口布局设置成员变量（Ctrl+W ），四个编辑框对应四个UNIT成员变量STEP5.串口初始化OK，所有前期工作准备完成，开始串口操作按钮“打开串口”，双击，创建消息函数void CSerialDlg::OnOpenserial() 实现串口初始化，代码如下按钮“关闭串口”，双击，创建消息函数void CSerialDlg::OnCloseserial() 函数功能为进行串口初始化，代码如下STEP6.串口数据发送按钮“发送”，双击，创建消息函数，代码如下STEP7.串口数据接收手工建立WM_COMM_RXCHAR的消息映射处理函数OnComm() 首先在serialDlg.h中添加响应函数声明在serialDlg.cpp中添加消息响应At last，VC串口通讯程序基本功能，打开串口，关闭串口，接收数据，发送数据均以完成。
基于飞思卡尔智能车控制系统的设计
汽车工业研究·季刊2021年第1期基于飞思卡尔智能车控制系统的设计▶◀……………………………………………………………………………马岩王伟军张辉唐国坤引言在21世纪智能化的发展或将成为未来的一种大趋势，近年来，它提高了技术机构的速度和微型计算机的生产效率，在集成智能控制的条件下，传感器系统是集成智能的，集成智能的机电产品能够模仿人类的智能，具有一定的判断力和智能。
从技术上讲，它取代了人脑的一部分。
汽车的发展距今也有100多年了，从上个世纪80年代开始直到今天，在智能控制方面的应用是越来越广泛，社会发展得越来越快，汽车的智能化也越来越受人们的青睐。
所谓智能就是用一些现代控制方法实现无人驾驶或者其他的动作。
智能车辆（Intelligent Vehicle ，简称IV ），又称轮式移动机器人，也被人们称为无人驾驶汽车。
它是可以自主决定的一种机器人，也是一个自动驾驶、自动决策、自动感知于一身的高级系统。
除了一些特殊用途，还被一些西方国家的重点关注。
很多的西方国家早在几个世纪以前就已经开始研究智能汽车而且也把他们当成重点来研究，例如“智能车辆系统”（Intelligent Vehicle Highway Systems ，简称IVHS ）、“智能运输系统”（Intelligent Transporta⁃tion Systems ，简称ITS ）。
在智能系统开发中，会彻底地改变原有汽车的一些基本的技术。
随着科学发展的速度，特别是在计算机、信息和现代科学的研究，所以目前的智能车系统终于取得了一定的成就。
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、自动操作等主要智能车辆技术，此技术的应用在军事上更为重要。
硬件设计智能小车的设计分为五个模块：单片机最小系统、红外导航、胡须导航、驱动电源模块、电机驱动模块。
（1）驱动电源模块电源模块这里采用LM7805、5V 电压调节器。
调压器工作的前提条件，是锂电池放出7.5V 电压。
基于HCS12X单片机的多传感器智能车控制系统设计
科教 前 哨
科 技 视 界
２１年 ０ 月第 ０ 期 ０２ １ ３
基于 ＨＣ １Ｘ单片机的多传感器 Ｓ２ 智能车控制系统设计
韩 以伦 王斌龙 温学雷 山东 青岛 ２６ １ ） ６ ５ ０ （ 山东科技大学机械 电子工程学院
【 要】 摘 本文基于飞思卡 尔Ｈ Ｓ ２ Ｃ １Ｘ控制单元 ， 利用多传感器的信 息融合技术设计了一款可以 自主循
迹行 驶 的智 能车 。 系统 主要 融合 了 Ｇ Ｓ 视 觉传 感 器 ， Ｐ， 激光 雷达 传感 器对 智 能车进 行定位 及轨 迹控 制 。 该控 制
系统在安全性 ， 可靠性 ， 易操作性等方面都进行 了综合的优化。 实验表明： 该智能车可以按照设计路径 自 主行
驶。
【 关键词】 智能车 ； Ｃ １Ｘ单片机 ； Ｈ Ｓ２ 视觉传感器
Ｍ ｕ ｔ ｓ ｎ ｏ ｍ ｂ ｎ ｔ ｎ Ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｈｃｅＣｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ＇ Ｄｅ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ＨＣＳ１ Ｘ ｌ － ｅ ｓ ｒ Ｃｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｅｌ ｅ ｔＶｅ ｉｌ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｓ ｉ ｏ ｉ Ｓ ｉｇ ｓｄ ｏ ２ ＨＡＮ － ｕ Ｗ ＡＮＧ ｎ ｌｎ Ｗ ＥＮ ｅ ｌｉ Ｙｉ ｌ ｎ Ｂｉ－ ｏ ｇ Ｘｕ － ｅ
ｓｆｔ，ｒｌ ｂｌ ｙ ａ ｄ ｈ ｎ ｌａ ｉ ｔ． ｈ ｘ ｅｉ ｎ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｒ ｖ ｈ ｃｅ ｃ ｎ ｄｉｉｇ ｉ ｈ ｅ ｉｎ ｄ ａｅｙ ｅｉ ｉ ｔ ｎ ａ ｄｅ ｂｌ ｙ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｓ ｏ ｄ ｔａ ｈ ｍａ ｔ ｅ ｉｌ ａ ｒｖｎ ｎ ｔｅ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｉ ｉ
ｓ ｎ ｏ ｏ ｉａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅｕ ｅ ｎ ｔｉ ｃ ｎｒｌｓｓｅ Ｔ ｉ ｙｔｍ ａ ｏ ｔｏ ｅ ｉｌ ｏ ｉｏ ｎ ｖ ｅ ｓ ｒｃ ｍｂ ｎ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙｂ ｓｄ ｉ ｈｓ ｏ ｔ ｙ ｔｍ． ｈｓｓ ｓ ｏ ｏ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎｒｌｖ ｈｃｅＳｐ ｓｔ ｎ ａ ｄ Ｎａ — ｉ
“飞思卡尔”智能汽车系统设计
作为最为普遍的交通工具之一 ， 汽车与人们的生活息息相关。 一旦智能汽 车得到普及势必会走向量产化， 而在智能汽车普及之前应该制定出相关的设计 标准作为智能汽车的标杆。 智能汽车系统所包含的内容甚多， 如信息控制、 系统 结构、 数据采集、 系统数据库等方面都属于智能汽车系统所涵盖的范畴， 如果没 有统一的标尺， 则会让各个模块之间出现很大的差异化， 这样就会带来一系列 的问 题， 同时也会让智能汽车的构建变得繁琐、 复杂。 通过制定出 统一的标准 ， 让系统兼容性得以保证的同时让整个智能汽车系统设计更加规范， 从而带动智 能汽车产业的发展［ １ 】 。
１ ． ２ 控制模 块
控制系统是智能汽车系统重要的组成部分 ， 是实现人机交互的关键。 从当 前的汽车控制来看还是不能离开人工操作 ， 只有在驾驶员存在的情况下才能保 证汽车的正常工作。 在驾驶的过程中， 如果时间较长则会给驾驶员带来极大的 疲劳感， 这样就 间接带来了交通事故隐患。 而在智能化汽车将能够摆脱人工操
科 学论 坛
ｌ 蕾
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ］ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
“ 飞 思卡 尔 ” 智能 汽 车 系统 设 计
王贯 安
（ 中南大学 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ２ ）
［ 摘 要］ 随着 科 技的进 步 ， 汽 车产 业也 发生 了翻天 覆地 的变 化 。 在计 算机 技术 、 网络技术 、 电子 技术等 高端 技术 的推动 下 ， 智 能汽车 得到 了实 现 ， 相信 随着 时 间的推移 。 智能汽车也将有着更加广阔的发展空间。 要让汽车实现智能化， 智能系统设计是十分重要的一个环节。 本文对智能汽车系统进行了综合性的阐述 ， 并以 “ 飞思卡尔智” 能汽车比赛对智能汽车系统设计进行了探讨。 ［ 关键 词］ 飞思 卡 尔 智 能 汽车 系统 设计 中图分类号 ： Ｄ４ １ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ２ ２ ４ 一 Ｏ １
基于飞思卡尔单片机的智能车设计
中文题目：基于飞思卡尔单片机的智能车设计外文题目：FREESCALE MCU-BASED DESIGN OF INTELLIGENT VEHICLE毕业设计（论文）共71页（其中：外文文献及译文5页）图纸共1 张完成日期2013年6月答辩日期2013年6月摘要本设计主要讨论了基于Freescale公司的MC9S12XS128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理。
本文将从机械结构设计，硬件电路设计和软件算法设计等几个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。
根据第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛的技术要求，赛车以检测通以20KHZ、100mA的导线的电磁场为基础，通过单片机采集到的磁感应电压信号，实现对赛车的转向控制，进而识别赛道达到路径寻迹的目的。
本设计针对控制要求对智能车模型的机械结构进行设计和调整，同时对智能车运行中产生侧滑的原因进行分析，并对智能车的质量和重心位置进行优化调整。
在硬件方面，系统由控制核心(MCU)模块、电源管理模块、路径识别模块、电机驱动模块、舵机控制模块、速度检测模块以及LCD显示模块等组成。
在软件方面，主要编写了主程序、转速检测程序、电机和舵机驱动程序等相关程序。
本设计在原有智能车系统的基础上，对硬件电路进行了改进，提高了路径检测的前瞻性与抗干扰性。
结果表明，智能车在速度、稳定性和可靠性上都达到良好的状态。
关键词：智能车控制；电磁传感器；路径识别；软件设计AbstractThis design focuses MC9S12XS128 based on Freescale's chip production line inspection autonomous intelligent vehicle design and principles. This article from the mechanical design, hardware design and software algorithm design and other aspects of comprehensive introduction smart car production and debugging process.According to the eighth "Freescale" Cup National Undergraduate Smart Car Competition technical requirements, in order to detect the car pass by 20KHZ, 100mA wire EMF-based microcontroller collected through magnetic induction voltage signal, steering control of the car, thus identify the track reaches the path tracing purposes. The design requirements for the control of the smart car model design and the mechanical structure adjustment, while the smart car running analyze the causes of skidding, and the quality and smart car adjustments to optimize the center of gravity position. In terms of hardware, the system controlled by the core (MCU) modules, power management module, the path identification module, the motor drive module, servo control module, the speed detection module and LCD display modules and other components. On the software side, the main compiled main program, speed detection procedures, motors and servo drivers and other related procedures.The design of the original smart car system, based on the hardware circuit has been improved to improve the prospective path detection and interference. The results show that the smart car in terms of speed, stability and reliability have reached a good state.Key words: Intelligent car control; The electromagnetic sensor; Software Design; Path recognition目录0前言.......................................... 错误!未定义书签。
(毕业设计)飞思卡尔智能车及机器视觉
图像处理在智能车路径识别中的应用摘要机器视觉技术在智能车中得到了广泛的应用，这项技术在智能车的路径识别、障碍物判断中起着重要作用。
基于此，依据飞思卡尔小车的硬件架构,研究机器视觉技术应用于飞思卡尔小车。
飞思卡尔智能车处理器采用了MC9S12XS128芯片，路况采集使用的是数字摄像头OV7620。
由于飞思卡尔智能车是是一款竞速小车，因此图像采集和处理要协调准确性和快速性，需要找到其中的最优控制。
因此本设计主要需要完成的任务是：怎样用摄像头准确的采集每一场的图像，然后怎样进行二值化处理；以及怎样对图像进行去噪处理；最后也就是本设计的难点也是设计的核心，怎样对小车的轨迹进行补线。
本设计的先进性，在众多的图像处理技术中找到了适合飞思卡尔智能车的图像处理方法。
充分发挥了摄像头的有点。
经过小车的实际测试以及相关的MATLAB 仿真，最终相关设计内容都基本满足要求。
小车的稳定性和快速性得到显著提高。
关键词：OV7620，视频采集，图像处理，二值化The Application of Image Processing in the Recognition ofIntelligent Vehicle PathABSTRACTCamera Machine vision technology in the smart car in a wide range of applications, the technology identified in the path of the smart car, and plays an important role in the obstacles to judge. Based on this, based on the architecture of the Freescale car, machine vision technology used in the Freescale car. Freescale smart car the processor MC9S12XS128 chip traffic collected using a digital camera OV7620. Freescale's Smart car is a racing car, so the image acquisition and processing to coordinate the accuracy and fast, you need to find the optimal control. This design need to complete the task: how to use the camera to accurately capture every image, and then how to binarization processing; and how to image denoising; last is the difficulty of this design is the design of the core, how to fill line on the trajectory of the car.The advanced nature of the design found in many image processing techniques of image processing methods for Freescale Smart Car. Give full play to the camera a bit. The actual testing of the car and MATLAB simulation, the final design content can basically meet the requirements. The car's stability and fast to get improved significantly.KEY WORDS: OV7620，Video Capture，Picture Processing，Binarization目录前言 (1)第1章飞思卡尔赛车及机器视觉的概述 (2)1.1 智能车的研究背景 (2)1.1.1 智能车的发展历史 (2)1.1.2 应用前景 (2)1.2 智能车设计要求介绍 (3)1.3 机器视觉介绍 (4)1.4 小结 (4)第2章主要思路及技术方案概要 (5)2.1 总体设计主要方法步骤 (5)2.2 摄像头的对比与选择 (5)2.2.1 摄像头的选取 (5)2.2.2 模拟摄像头 (6)2.2.3 数字摄像头 (6)2.2.4 摄像头的选定 (7)2.3 二值化方案的选取 (7)2.3.1 双峰值法 (7)2.3.2 迭代法 (8)2.3.3 大津法 (8)2.3.4 灰度拉伸-一种改进的大津法 (9)2.3.5 二值化方案的最终选定 (9)2.4对图像进行去噪 (9)2.4.1 传统的去噪法 (9)2.4.2 小波去噪 (11)2.4.3 去噪方法的最终确定 (13)2.5小结 (13)第3章硬件设计 (14)3.1 硬件总体方案设计 (14)3.2 核心控制板 (15)3.3 摄像头的安装 (15)3.4 小结 (16)第4章软件设计 (17)4.1 系统软件总体设计方案 (17)4.2 图像二值化软件设计 (17)4.3 去噪设计 (19)4.3.1 实验信号的产生 (19)4.3.2各参数下去噪效果对比 (20)4.4 二值化后补线 (24)4.5 小结 (32)第5 章结果分析 (33)5.1 采集到的灰度值去噪前的MATLAB仿真 (33)5.1.1 去噪前MATLAB函数和仿真结果 (33)5.1.2 去噪后MATLAB仿真结果 (34)5.2 边界扣取 (35)5.2.1 边界扣取函数 (35)5.2.2 边界扣取仿真结果 (36)5.3 补线后效果 (37)5.4 小结 (38)结论 (39)谢辞 (40)参考文献 (41)附录 (42)外文资料翻译 (45)前言机器视觉技术近几十年来已经得到广泛的应用，并且已经取得了巨大的成功，大大改善了人们的日常生活。
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
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Supervisor Associate professor ZHU Hao, Senior engineer WANG Bin May, 2014
工程硕士学位论文
湖 南 大 学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。
√。 2、不保密□
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名： 导师签名：
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I
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
摘
要
本文以飞思卡尔智能车竞赛为背景， 使用飞思卡尔公司提供的的 16 位单片机 MC9S12XS128 为核心控制器，以 CMOS 摄像头 OV7620 为核心传感器，并在 竞赛规定的统一车模平台上，构建完整的智能车系统及其调试系统。智能车通过 摄像头采集跑道图像信息送入单片机，在单片机中对输入的原始图像信息进行处 理，提取出赛道的特征信息，据此使用 PID 算法对转向和速度进行闭环控制。调 试系统 Bootloader 可以方便地对智能车程序进行代码更新。 本文智能车系统设计包括车体机械结构改装、智能车硬件和软件系统设计、 调试系统设计，具体研究内容如下： （ 1 ）车体机械结构设计主要包括前轮的调节、 PCB 板的形状和布局、 车 身底盘的改装、图像传感器、舵机以及编码器的安装等； （ 2） 硬件电路设计部分主要包括： 1 ） 以低压差稳压芯片为核心的稳压电路， 可为系统的各个模块提供了稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供强 有力的保证； 2 ）采用数字摄像头 OV7620 采集赛道信息，通过跟踪中线算法获 得黑线位置的数据； 3 ）速度采集采用欧姆龙编码器作为测速传感器，用以完成 对速度的实时监测和反馈控制； 4 ）用大功率半桥驱动芯片 BTN7971 搭建的 H 桥电机驱动电路，驱动电机稳定快速的运行； 5 ）其它调试模块接口电路； （ 3 ）软件系统设计完成了包括图像采集及滤波算法设计、 搜索黑线算法设计 以及舵机和电机的 PID 算法设计； （ 4 ）调试系统设计使用 Visual C# 开发上位机软件，通过串口将 Code Warrior 编译生成的 S19 文件传输给下位机，下位机 Bootloader 在接收文件流的同时，解 析 S19 文件内容，并将机器码写入 Flash ，从而完成单片机的串口引导加载程序。 关键词：智能车；摄像头识别； PID ； Bootloader
基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计
毕业设计(论文)基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计系别自动化工程系专业自动化班级5060418姓名王皓明指导教师赵一丁2010年6月16日基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计摘要本文以第四届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了智能赛车控制系统的软硬件结构和开发流程。
该比赛采用组委会规定的标准车模，以Freescale半导体公司生产的16位单片机MC9S12DG128为核心控制器，在CodeWarrior 4.7开发环境中进行软件开发，要求赛车在未知道路上完成快速寻线。
本智能车采用双排光电传感器对赛道进行检测，工作电压能与最小系统工作电压相同，可共用一个电源模块。
通过光电传感器提取获得黑线位置，用PID方式对舵机进行反馈控制。
同时通过速度传感器获取当前速度，实现速度闭环控制，根据赛道类型预判信息和当前速度信息对速度进行合理控制。
整个硬件系统包括车模机械结构调整、稳压电源设计、核心控制电路板设计、后轮电机驱动模块设计和上位机通信设计等等。
经过查看各种相关资料，对硬件进行了大量的优化，如针对对各种稳压芯片的测试，确定最优电源电路；测试各种测速方式，最终选用光电管作为测速模块；并在智能车调试过程中不断改进机械结构，使小车运行更加稳定、迅速。
软件系统包括程序初始化、数据采集和车体控制的算法。
为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，经过多次机械结构调整及电路板设计，并经过不断试验，最终确定了现有的系统机械结构和各项控制的PID参数。
关键词：MC9S12DG128 ，智能车，双排光电传感器，PIDIntelligent vehicle control system design based on freescale MCUAuthor :Wang HaomingTutor :ZhaoYidingAbstractBased on the 4th China university of intelligent car race for background, introduces the hardware and software of the control system of intelligent car structure and development process. The game using the standards prescribed by the organizing committee to Freescale semiconductor company models, the production 16-bit single chip MC9S12DG128 for core controller, in CodeWarrior 4.7 development environment in software development and requirement on the road on unknown quick line.This intelligent vehicle using double row of photoelectric sensor, voltage can work with minimal systems can share the same voltage, a power supply module. Through the intelligent vehicle, with black extracted on the way to the PID feedback control. And through the velocity sensor for current velocity, realize speed closed-loop control circuit, according to the type of information and the speed of anticipation to speed control information. The hardware system including mechanical models ,structure adjustment, manostat design, the core control circuit design, rear motor driver module design and computer communication design etc. After check all relevant information on the hardware, the large amounts of optimization, such as all kinds of pressure in the test chip and the optimum power supply circuit, Testing various ways, finally chooses phototube module as a type of cell, And in the intelligent vehicle commissioning process improvement, the mechanical structure is more stable operation, quick. Software system including the initial procedure, the data acquisition and control algorithm. In order to improve the speed of intelligent cars and reliability, and after many mechanical structure adjustment and circuit design, and finally determined through continuous test, the existing system of the mechanical structure and PID control parameters.Key words:MC9S12DG128, intelligent vehicle, double row photoelectric sensor, PID目录1 绪论 (1)1.1智能车的背景及意义 (1)1.2智能车竞赛的研究现状 (2)1.2.1 国外智能车竞赛现状 (2)1.2.2 国内智能车竞赛现状 (3)1.3本文的概况及结构安排 (7)2 智能车方案设计 (8)2.1智能车设计的基本要求 (8)2.2智能车的双排传感器循迹策略方案设计 (8)2.2.1 双排传感器的优势 (8)2.2.2 传感器阵列布局 (9)2.2.3 直道识别方式控制策略 (9)2.2.4 直线稳定控制策略 (13)2.2.5 弯道控制策略 (13)2.2.6 实测结果和现象分析 (14)2.3车模参数 (15)3 硬件设计 (18)3.1智能车整体结构 (18)3.2MC9SDG128B的最小系统及接口设计 (19)3.3电源管理及分布 (20)3.4光电传感器布局 (21)3.4.1 赛道识别传感器模块 (21)3.4.2 测速模块 (22)3.5电机驱动模块 (23)3.6舵机驱动模块 (24)3.7拨码开关模块 (25)4 机械结构调整 (27)4.1一些重要参数对赛车的影响 (27)4.2车模底盘参数调整 (28)4.3重心位置对汽车性能的影响 (30)4.4汽车侧滑的处理 (31)4.5底盘离地间隙 (32)4.6齿轮传动间距调整 (32)4.7后轮差速机构调整 (32)5 智能车软件开发环境及软件设计 (34)5.1智能车软件开发环境 (34)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)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。
基于CCD的智能车制作与调试系统设计
基于CCD的智能车制作与调试系统设计摘要：以“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车比赛为背景，基于S12微处理器设计了一个能自主识别规定路径的智能车。
通过软硬件的改进使智能车速度及稳定性有了较大的提高，并遵守大赛的各项规则。
1）采用新型16位“飞思卡尔”单片机MC9S12XS12，处理速度更快，性能更稳定；增强型捕捉定时器（ECT）模块提高了摄像头采集效果及系统的可靠性。
2)采用速度介入算法对舵机进行控制，克服了去年“弦切法”的不足，使得智能车行驶更稳定、快速。
3）采用BB_control控制算法提高了电机的响应速度,能满足小车在较高速度下的快速响应要求。
4）基于SD卡设计了智能车调试系统，能够对智能车行驶过程中的路径图像进行存储,并能通过上位机进行路径信息分析，方便了智能车调试。
通过对智能车设计方法的改进，在稳定性及快速性上有了很大提高，设计的SD卡调试系统有较好的应用价值。
关键词：CCD摄像头；智能车；SPI；MC9S12XS128；LM1881Abstract：This design with "freescale cup" national University Smart Car Competition as the background, S12 smart car microprocessor design provides a path to self-identify the smart car last year. Smart cars to be able to finish the course in the shortest time, and to comply with the rules of competition.1) Using the new 16, "freescale" SCM MC9S12XS12, processing speed faster, more stable performance. Enhanced capture timer (ECT) module improves the effect of camera acquisition and reliability of system.2) Intervention by the speed servo control algorithm to overcome last year's "tangential law" insufficient to make intelligent vehicles driving more stable and fast.3) Use BB_control control algorithm to improve the response of motor speed to meet the car at high speeds, rapid response requirements.4) SD card based on the design of intelligent vehicle system debugging, intelligent vehicles can travel the path of the process of image storage, and the path through the host computer information analysis, to facilitate debugging of smart cars.Based on the improvements of smart car design, the system have great increases both in stability and rapid. And the design of the SD card debug system has good application value.Keywords：CCD camera; Smart Car; SPI; MC9S12XS128; LM18811引言1.1设计背景本设计本文以“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车比赛为背景，制作一个在专门设计的跑道上能自主识别道路行驶的智能车，能在最短的时间里跑完跑道，且不脱离轨道。
(完整word版)飞思卡尔智能车技术报告
集成化的设计思路的好处是原件密度高，系统可以小型化一体化，通过综合考虑各方面因素，在确定了系统最终硬件方案不做大的更改的情况下，在确保了系统可靠性的前提下，最终选择了一体化，集成化的硬件设计思路。使车体硬件电路布局紧凑，稳定可靠。
3、大前瞻，高分辨率方案。
在光电传感器的安装不影响赛车行驶的前提下，尽可能的提高传感器前瞻，更大的前瞻，能为赛车提供更多的信息，更能让赛车提前作出决策。
3.5.2主销内倾角
主销内倾角是指主销在汽车的横向平面内向倾斜一个角度，即主销轴线与地面垂直线在汽车横向断面内的夹角。主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。通常汽车主销内倾角不大于80。
2.5.3前轮外倾角
通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角称为“前轮外倾角”。轮胎呈现“八”字形张开时称为“负外倾”，而呈现“V”字形张开时称为“正外倾”。一般前轮外倾角为10左右。
4.5速度检测模块
为了使车在跑的过程中能快速加速，及时减速除了要有好的算法来控制，还依赖于速度闭环返回的速度脉冲值的可靠度和精确度，因此为了提高检测精度，最后选用了精度较高的光电编码器，光电编码器使用5V-24V电源，输出12.5%-85%VCC的方波信号。
9.2存在的不足
9.3可改进的方法
第十章参考文献
第一章引言
1.1方案介绍
系统硬件设计可以说是整个智能车设计的基础和重中之重。正确的硬件设计方向与思路，是系统稳定可靠的基础，功能强大的硬件系统，更为软件系统的发挥提供了强大的平台。、
1、整车低重心设计。
通过以往几届比赛的经验我们看到，往往重心低，体积小巧，布局紧凑的赛车更能取得好的成绩。、于是，我们通过合理布局电路板和各种传感器，尽可能地降低整车重心。在不影响传感器前瞻，或者不过度牺牲传感器性能的情况下，尽量降低光电传感器的高度，以提高赛车的侧翻极限。
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计摘要本智能车系统设计以 MC9S12DG128B 微控制器为核心，通过一个CMOS 摄像头检测模型车的运动位置和运动方向，使用LM1881视频分离芯片对图像进行处理，用光电传感器检测模型车的速度并使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
为了提高智能车的行驶速度和可靠性，采用了自制的电路板，在性能和重量上有了更大的优势，对比了各种方案的优缺点。
实验结果表明，系统设计方案可行关键词：MC9S12DG128，CMOS 摄像头，PIDThe Research of Small and Medium-sized Electric Machines in Fuan CityAuthor：Yao fangTutor：Ma shuhuaAbstractFujian Fuan City industry of electric motor and electrical equipment is the one of the most representative phenomenon of industry cluster in Fujian Province mechanical industry. Its output value of small and medium-sized electric machines accounts for 20% of the whole province’s electrical equipment indu stry. The output amount of small and medium-sized electric machines from this region takes up 1/3 of that of the whole nation. Fuan electric motor and electrical equipment industry plays a significant role in the development of local national economy, being considered to be the main growth point of local economy and called "the Chinese electric motor and electrical equipment city ".This paper launched a research on small and medium- sized electric machines in Fuan city from two angles. The first one inferred the situation of Fuan electric machine industrial cluster as well as the analysis of the temporary existed problems, and then propose a few of suggestions on the part of local government. The second part focus on the improvement of the competitiveness of Fuan electric machine enterprises, through the application of Michael Porter's Five Forces Model into the local industry of electric machine, consequently carried out some strategies local enterprises should take.Key Words: small and medium-sized electric machines, Five Forces Model, industrial cluster目录1 绪论 (1)1.1智能车竞赛背景介绍 (1)1.2智能车系统设计思路及方案分析 (2)1.3系统整体设计结构图 (3)2 机械结构的调整与设计 (4)2.1机械安装结构调整 (4)2.2舵机安装方式的调整 (4)2.3摄像头的安装 (5)2.4测速码盘的安装 (5)2.5前轮倾角的调整 (6)2.6地盘高度的调整 (7)2.7齿轮传动机构及后轮差速的调整 (7)3 硬件电路的设计与实现 (8)3.1硬件电路设计方案 (8)3.2硬件电路的实现 (8)3.2.1 以S12为核心的单片机最小系统 (8)3.2.2 主板 (13)3.2.3 电机驱动电路 (18)3.2.4 摄像头 (23)3.2.5 速度传感器 (24)3.2.6 加速度传感器 (24)3.2.7 去抖动电路 (25)4 软件系统设计与实现 (28)4.1软件系统结构方案选择 (28)4.2软件主流程 (28)4.3端口分配 (29)4.4底层驱动程序设计 (30)4.4.1 时钟模块 (30)4.4.2 PWM模块 (31)4.4.3 外部中断模块 (31)4.4.4 ECT模块 (32)4.4.5 AD模块 (32)4.4.6 串口模块 (33)4.4.7 普通IO模块 (33)4.4.8 实时中断 (34)4.5图像信息处理及道路识别程序设计 (34)4.5.1 赛道提取算法 (35)4.5.2 有一定抗干扰和抗反光能力的黑线提取算法 (37)4.5.3 道路识别算法 (39)4.6起跑线识别程序设计 (40)4.7车体控制程序设计 (41)4.7.1 舵机控制算法 (42)4.7.2 速度控制算法 (43)结论 (44)致谢 (45)参考资料 (46)附录 (47)附录A (47)1 绪论1.1 智能车竞赛背景介绍全国大学生飞思卡尔杯智能车竞赛是教育部主办的面向全国大学生的五大赛事之一（另外四个：数学建模、电子设计、机械设计、结构设计）。
EN-FSROB 飞思卡尔智能车各模块调试指南
EN-FSROB飞思卡尔智能车各模块调试指南1、下载Motor文件夹下面的程序，测试电机驱动模块，系统控制底板：蜂鸣器、按键、OLED 接口及XS128最小系统；步骤：（1）连线：系统底板P11插针P7、P5、P3、P1/2接电机驱动模块的排针7、5、3、1/2；（2）连接电机，调节4、3按键，可发现电机转速及转向发生变化；（3）分别按下1、2按键，可关闭、打开蜂鸣器，并可观察OLED液晶显示数据是否正常；2、下载A_CarTest文件夹下面的程序，测试XS128核心板串口排针及系统控制底板舵机控制电路：步骤：（1）上电，调节电位器，万用表测试P10舵机插接排针的6V、GND引脚电压调整至6V；（2）XS128核心板UART排针通过杜邦线插上蓝牙模块，注意插线顺序；（3）手机安装蓝牙串口测试工具，并打开，通过摇动手机左右晃动可发现舵机旋转；3、CC2500模块测试：1）将T103模块插入电脑，打开《CC2500无线串口数据传输下载软件》文件夹下的下载软件；给T103模块下载程序2）给XS128下载CC2500测试程序；3）插上CC2500模块到底板，把另外一块CC2500模块通过转接座插入到T103模块，并打开串口调试助手，并按照下图进行配置：4）此时，通过串口调试助手发送数据可在底板OLED模块的R_Buff区显示出来发送的数据，然后按下地板上的四个按键中的其中一个，可在OLED模块的S_Buff区显示所按下的按键号并通过CC2500模块传送到串口调试助手；4、CCD测试；1）下载CCD测试程序；2）连接CCD传感器到智能车底板的P3或P4接口；3）电脑安装PL2303驱动，插入USB-TTL小板，并且用杜邦线将USB-TTL小板与XS128核心板连接；4）打开智能车调试助手，按如下方法配置，配置好打开串口可发现数据上传到调试助手上面；5、摄像头测试；1）下载OV7620测试程序；2）正确连接摄像头到底板上的P7OV7620转接接口；3）电脑安装PL2303驱动，插入USB-TTL小板，并且用杜邦线将USB-TTL小板与XS128核心板连接；4）打开智能车调试助手，按如下方法配置，配置好打开串口可发现摄像头所拍照片上传到调试助手上面；6、编码器测试；编码器改装，褐色——VCC；蓝色——GND；白色——IN；。
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计摘要：本文介绍了一种基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案，并详细阐述了其调试系统的设计和实现过程。
通过对传感器、驱动器和控制算法的整合与优化，实现了智能车对环境的感知、路径规划和自主导航功能。
调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面，通过实验验证了系统的可行性和稳定性。
实验结果表明，该智能车具备了较高的精确性和响应速度，能够在复杂的环境中实现准确导航。
关键词：飞思卡尔单片机；智能车；调试系统；感知；路径规划；自主导航1.引言智能车作为人工智能领域的一个重要应用方向，在交通运输、环境监测等许多领域有着广泛的应用价值。
随着单片机技术的不断发展和普及，基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案逐渐成为研究的热点。
本文旨在利用飞思卡尔单片机开发一种具备感知、控制和规划等功能的智能车，并设计相应的调试系统来验证其工作状态和性能。
2.智能车硬件设计智能车的核心是以飞思卡尔单片机为主控制器的控制系统。
该系统由多个模块组成：传感器模块、驱动器模块、通信模块和电源管理模块。
传感器模块用于感知环境，包括超声波传感器、红外传感器等。
驱动器模块用于控制车轮的转动，实现车辆的前进、后退和转向功能。
通信模块用于与外部设备进行数据交互，电源管理模块用于管理车辆的电力供应和充放电管理。
3.智能车软件设计智能车的软件系统主要包括感知模块、控制模块和规划模块。
感知模块利用传感器获取环境信息，并将其转化为数字信号。
控制模块根据感知模块的数据进行判断和决策，控制车辆的运动。
规划模块根据车辆当前位置和目标位置，采用路径规划算法计算最优路径，并通过控制模块实现车辆的导航功能。
4.智能车调试系统设计智能车的调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面。
软件调试主要涉及程序的编写、调试和验证，通过仿真、调试和测试等手段，确保软件系统的正确性和稳定性。
硬件调试主要涉及电路连接、传感器的调试和驱动器的测试，通过检查电路连通性、校准感知模块和测试驱动器的工作状况来验证硬件系统的可靠性和性能。
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。
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计摘要本智能车系统设计以 MC9S12DG128B 微控制器为核心，通过一个CMOS 摄像头检测模型车的运动位置和运动方向,使用LM1881视频分离芯片对图像进行处理,用光电传感器检测模型车的速度并使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向,完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
为了提高智能车的行驶速度和可靠性，采用了自制的电路板，在性能和重量上有了更大的优势，对比了各种方案的优缺点.实验结果表明,系统设计方案可行关键词:MC9S12DG128，CMOS 摄像头，PIDThe Research of Small and Medium—sized Electric Machines in FuanCityAuthor：Yao fangTutor：Ma shuhuaAbstractFujian Fuan City industry of electric motor and electrical equipment is the one of the most representative phenomenon of industry cluster in Fujian Province mechanical industry. Its output value of small and medium-sized electric machines accounts for 20% of the whole province’s electrical equipment industry。
The output amount of small and medium—sized electric machines from this region takes up 1/3 of that of the whole nation. Fuan electric motor and electrical equipment industry plays a significant role in the development of local national economy, being considered to be the main growth point of local economy and called ”the Chinese electric motor and electrical equipment city ”。
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I
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
摘
要
本文以飞思卡尔智能车竞赛为背景， 使用飞思卡尔公司提供的的 16 位单片机 MC9S12XS128 为核心控制器，以 CMOS 摄像头 OV7620 为核心传感器，并在 竞赛规定的统一车模平台上，构建完整的智能车系统及其调试系统。智能车通过 摄像头采集跑道图像信息送入单片机，在单片机中对输入的原始图像信息进行处 理，提取出赛道的特征信息，据此使用 PID 算法对转向和速度进行闭环控制。调 试系统 Bootloader 可以方便地对智能车程序进行代码更新。 本文智能车系统设计包括车体机械结构改装、智能车硬件和软件系统设计、 调试系统设计，具体研究内容如下： （ 1 ）车体机械结构设计主要包括前轮的调节、 PCB 板的形状和布局、 车 身底盘的改装、图像传感器、舵机以及编码器的安装等； （ 2） 硬件电路设计部分主要包括： 1 ） 以低压差稳压芯片为核心的稳压电路， 可为系统的各个模块提供了稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供强 有力的保证； 2 ）采用数字摄像头 OV7620 采集赛道信息，通过跟踪中线算法获 得黑线位置的数据； 3 ）速度采集采用欧姆龙编码器作为测速传感器，用以完成 对速度的实时监测和反馈控制； 4 ）用大功率半桥驱动芯片 BTN7971 搭建的 H 桥电机驱动电路，驱动电机稳定快速的运行； 5 ）其它调试模块接口电路； （ 3 ）软件系统设计完成了包括图像采集及滤波算法设计、 搜索黑线算法设计 以及舵机和电机的 PID 算法设计； （ 4 ）调试系统设计使用 Visual C# 开发上位机软件，通过串口将 Code Warrior 编译生成的 S19 文件传输给下位机，下位机 Bootloader 在接收文件流的同时，解 析 S19 文件内容，并将机器码写入 Flash ，从而完成单片机的串口引导加载程序。 关键词：智能车；摄像头识别； PID ； Bootloader
III
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
目
录
学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书 ........................................................... I 摘要 ........................................................................................................................................... II Abstract .................................................................................................................................. III 第1章 绪论 ...........................................................................................................................1 1.1 课题研究目的及意义 ...............................................................................................1 1.2 国外相关技术发展现状及分析 ..............................................................................2 1.3 国内相关技术发展现状及分析 ..............................................................................3 1.4 飞思卡尔智能车赛 ................................................................................................... 5 1.5 主要研究内容 ............................................................................................................5 第 2 章 智能车机械结构调整及整体布局 ..........................................................................6 2.1 舵机的调整 ................................................................................................................ 6 2.1.1 舵机安装位置的调整 ................................................................................... 6 2.1.2 舵机摆杆加长 ................................................................................................7 2.2 前轮定位的调整 ....................................................................................................... 8 2.2.1 主销内倾和前轮外倾调整 ...........................................................................8 2.2.2 主销后倾调整 ................................................................................................9 2.2.3 前轮前束调整 ..............................................................................................11 2.3 摄像头和编码器的安装 .........................................................................................11 2.3.1 摄像头的安装 ..............................................................................................11 2.3.2 编码器的安装 ..............................................................................................12 2.4 PCB 形状和整体布局 ............................................................................................ 12 2.5 本章小结 ................................................................................................................. 13 第 3 章 智能车开发板硬件电路设计 ................................................................................ 14 3.1 电源稳压模块 ........................................................................................................ 14 3.1.1 舵机供电电路 ..............................................................................................15 3.1.2 5V 器件供电电路 ....................................................................................... 17 3.1.3 3.3V 器件供电电路 .................................................................................... 18 3.2 MC9S12XS128 的硬件最小系统 ......................................................................... 19 3.3 电机驱动模块 ..........................................................................................................20 3.3.1 RS540 直流电机硬件需求 ........................................................................ 20 3.3.2 大功率驱动芯片 BTN7971 简介 ..............................................................21