飞思卡尔智能车讲座PPT

合集下载

第六届“飞思卡尔”智能车东北赛区经验交流课件

第六届“飞思卡尔 ”智能车东北赛区经验交流课件
目录
• 赛事背景与介绍 • 东北赛区参赛经验 • 技术方案与实现 • 团队协作与沟通 • 未来展望与建议
01
赛事背景与介绍
赛事起源与目的
起源
随着智能科技的发展，为了培养大学生的科技创新能力，飞思卡尔智能车竞赛应运而生。该竞赛旨在推动自动化、电子、计算机、控制工程等学科的交流与合作，培养大学生的实践能力和创新精神。
随着无线通信技术的发展，未来智能车将更加注重车联网和远程控制技术的应用，以提高智能车的通信和协同能力。
传感器技术
传感器技术是智能车的核心技术之一，未来传感器技术将更加精确、可靠和智能化，为智能车的感知和决策提供更准确的数据。
赛事改进建议
01
02
03
增加比赛难度
为了提高比赛的竞技水平和挑战性，建议增加比赛的难度，例如增加障碍物、改变赛道布局等。
目的
通过竞赛，激发大学生对智能科技的兴趣，提高他们的动手能力和团队合作精神，培养未来的科技人才。
赛事规则与流程
规则
参赛队伍需自行设计、制作一辆智能小车，按照规定路线完成竞速比赛。比赛过程中，智能小车需遵守规定的速度和方向，不得违规操作。
流程
赛事一般分为初赛和决赛两个阶段。初赛主要考察智能小车的制作和调试，决赛则着重考察智能小车的竞速性能和稳定性。

飞思卡尔智能车竞赛培训教程讲解94页PPT

Thank you
Βιβλιοθήκη Baidu
45、法律的制定是为了保证每一个人自由发挥自己的才能，而不是为了束缚他的才能。—— 罗伯斯庇尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
飞思卡尔智能车竞赛培训教程讲解
41、实际上，我们想要的不是针对犯罪的法律，而是针对疯狂的法律。 ——马克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就像影子跟随着身体一样。— —贝卡利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进步。— —杰弗逊 44、人类受制于法律，法律受制于情理。— —托·富勒

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路(未完待续)

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路

1.飞思卡尔智能车小车入门

智能汽车电磁组简介：

第五届全国大学“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛新增加了“电磁组”。根据比赛技术

要求，电磁组竞赛，需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz 交

变电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比

赛技术要求的 20KHz 的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。同时参赛选手需要自行设

计合适的电磁传感器来检测赛道信息完成智能寻迹功能。

智能车制作是一个涵盖电子、电气、机械、控制等多个领域和学科的科技创新活动。简单点来说可以将其分为硬件电路（包括电源、MUC 控制部分、电机驱动、传感器）、机械、算法三方面的设计。电磁组在机械方面可以参照光电组的设计方案，这里不再赘述。本设计指导只讲述20KHZ 电源、电磁传感器设计方案以及部分算法。

智能车对单片机模块需求：

飞思卡尔单片机资源：

智能车涉及到IO模块，中断模块，PWM模块，DMA模块，AD模块等。在车模调试中还有必须的模块。如SCI模块、定时器模块，SPI模块等。其中还涉及到一些算法和数据的存储和搬移。一个好程序框架对智能车的制作过程中会达到事半功倍的效果。但是就智能车这样系统来说，如果完全专门移植一个操作系统或者写一个程序的bootload，感觉有一些本末倒置，如果有成熟的，可以借用的，那样会比较好。

2．电磁传感器的使用

20KHz电源参考设计方案：

电源技术指标要求：

根据官网关于电磁组赛道说明，20KHz

电源技术要求如下：

1.驱动赛道中心线下铺设的

飞思卡尔智能车机械结构简介共21页PPT资料

That’s all , thank you!
PPT制作：陈天健
谢谢！
• 伺服器： FUTABA3010 • 重量 41 [g] • 输出扭矩: 6.0V 时 6.5 + 1.3 [ Kg.cm] • 动作速度 6.0V 时 0.16 + 0.02 [Sec/60 度] • 使用电压范围: 4.0 ~ 6.0 [V]
• 电机：RS380-ST/3545 • 直径Ф27.5 mm， • 机身长度32.5 mm， • 输出轴直径Φ2.3 mm，
前轮调整
• 主销内倾 • 在飞思卡尔车模
上，主销内倾角由前轮悬挂上的螺纹来调节。
前轮调整
• 主销后倾 • 主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角
度。这与摩托车的前轮向后倾的道理一样，它使车辆Байду номын сангаас弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。但后倾角大也会使转向费力，因此主销后倾角也有一个范围，一般不大于3°。
飞思卡尔智能车机械结构简介
By 机械组
Content
• 车模种类 • 主要参数 • 前轮调整 • 后轮调整 • 其他调整
车模种类
A型车
车模种类
B型车
车模种类 C型车

飞思卡尔直立平衡智能车的制作

V _ control _ out P *err I *int egration
其中：P为比例项系数，I为积分项系数
小车的方向控制
小车的方向控制需要用到两个传感器。一个是陀螺仪+加速计模块上的陀螺仪（注：此模块上一共有两个陀螺仪，它们相互垂直，一个负责测量模块竖直方向上的角速度，另一个负责测量模块水平方向上的角速度），负责测量小车转向的时候车身转动的角速度。另一个是线性CCD模块TSL1401CL。 TSL1401CL 线性传感器由 128×1 列光电二极管，内部集成了电荷放大器电路，以及像素数据保持功能，可同时集成启动和停止所有像素位。该阵列由 128 个像素构成，每个像素点都有一个 3,524.3 平方微米的光敏区域，读取 AO 口的电压就可以完成数据采集。
小车的速度控制
我们要求直立小车要在跑道上匀速运动，即我们期望小车的速度是恒定的 Ve。小车的速度控制实际上就是控制小车当前的实际速度接近或者达到我们预先设定的期望速度。这里，我们采用PID控制策略中的P(比例)I（积分）控制来控制小车的速度。给定一个小车的期望速度Ve，同时由编码器测得小车当前的实际速度V,小车的期望速度与实际速度作一个比较，得到速度偏差err。其中，速度偏差 err作为PI控制中P项的输入。PID控制策略中的积分项（即I项）实际上就是偏差的累加再乘以一个积分系数I。设integration为速度偏差err的累积结果, 则速度偏差累积结果integration作为PI控制中I项的输入。得到以下速度PI控制的公式：

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路(未完待续)

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路

1.飞思卡尔智能车小车入门

智能汽车电磁组简介：

第五届全国大学“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛新增加了“电磁组”。根据比赛技术要求，电磁组竞赛，需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz 交变电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比赛技术要求的 20KHz 的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。同时参赛选手需要自行设计合适的电磁传感器来检测赛道信息完成智能寻迹功能。

智能车对单片机模块需求：

飞思卡尔单片机资源：

智能车程序框架：

2．电磁传感器的使用

20KHz电源参考设计方案：

电源技术指标要求：

根据官网关于电磁组赛道说明，20KHz 电源技术要求如下：

飞思卡尔智能车竞赛培训教程

赛道路径检测方法
韩国赛道图
赛道路径检测方法
光电管阵列； CCD: 线阵CCD; 面阵CCD; （黑白）激光扫描器；电磁感应；超声检测等
基于光电管赛道参数检测方法
光电管阵列优缺点：
优点：简单、响应快速等；缺点：
空间分辨率低；
水平分辨率: < 16 pixel /线；（可以采用细分的方法进行优化）；受到大赛规则传感器个数限制；
一行有效采集像素：< 8 p/l）垂直分辨率高：> 300线/帧
采集速率路径检测需要图像特点：水平分辨率: 高；垂直分辨率：低；3-5点
矛盾：如何解决？
矛盾
采集速率- 解决方法摄像头水平旋转90度；水平分辨率垂直分辨率
解决
附加手段
采集速率- 解决方法采用CPU 内部总线超频；
垂直分辨率：只能检测一点位置；
占用ＣＰＵ端口资源多；安装固定、接线较困难；容易受到外界环境影响；
基于面阵ＣＣＤ赛道参数检测方法
使用面阵ＣＣＤ检测路径参数的优点：
分辨率高：识别路径参数多：中心位置、方向、曲率；占用ＣＰＵ端口资源少：
ＡＤ转换；一路中断输入；一路ＩＯ口输入；
通过算法减少外部环境影响；
基于CCD路径检测方法难点及解决方法
12
采集速率；

飞思卡尔智能车各模块原理及元器件

在准备比赛的过程中，我们小组成员经过分析讨论，对智能车各模块的元器件使用方面做如下说明：

1、传感器模块：

路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。

光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD 摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的，我们使用11个TK-20型号的光电传感器。

2、驱动模块：

驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。电机驱动电路可以用MC33886驱动芯片或者用MOS管搭建H桥驱动电路。

MC33886体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。采用MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。所以我们选择了用MOS管搭建H桥驱动电路。

第六届“飞思卡尔”智能车东北赛区经验交流课件

根据比赛实际情况，灵活调整比赛策略，以适应不同赛道和环境变化。
团队协作与沟通经验
有效沟通
团队成员之间保持有效沟通，及时分享信息和解决问题，确保团队协同作战能力。
分工合作
根据团队成员的特长和经验，合理分工合作，发挥各自的优势，提高工作效率。
团队氛围
营造积极向上的团队氛围，鼓励团队成员相互支持、相互鼓励，共同面对挑战。
更强大的通信能力
5G及未来的通信技术将为智能车提供更快速、更可靠的数据传输，促进智能车的协同发展。
对赛事组织与发展的建议和期望
加强赛事宣传
提高赛事的知名度，吸引更多优秀的参赛者。
完善赛事规则
确保公平公正的竞赛环境，让每位参赛者都有机会展现自己的实
力。
增加实践环节
在赛前或赛后增加实践环节，让参赛者有更多实践机会，提高其
应用效果
减少了能源消耗，提高了比赛中的持久性。
实践经验教训总结
经验一
注重前期准备和训练，提高技能水平。
描述
各参赛队伍在比赛前进行了充分的准备和训练，提高了技能水平和比赛应对能力。
经验二
加强团队协作和沟通。
实践经验教训总结
01
描述
团队协作在比赛中起到了关键作用，各队伍应加强沟通，明确分工和任
务。
THANKS
感谢观看

飞思卡尔智能车摄像头组入门指南

摄像头

摄像头的组成主要分为三部分：镜头、含传感器的处理芯片、外围电路板。

镜头主要就是一个凸透镜，透镜焦距越小越广角，同时桶形失真越严重；焦距越大，视角越窄，透镜越接近理想的“薄透镜”则可忽略桶形失真。

处理芯片将传感器上的电压信号按照已定义的协议输出。

外围电路主要提供电源、稳压、时钟等功能。

摄像头按照信号类型可分为模拟摄像头、数字摄像头两种。由于单片机普通IO口只能读取数字信号，故对于模拟摄像头要设计模数转换（ATD）。数字摄像头数据可以直接进单片机。用模拟摄像头的缺点是要自己设计模数转换电路，同步信号分离电路。优点是可以自行加入硬件二值化电路，即对某一个像素点只用1、0来表示黑、白。

摄像头按照传感器，可分为CCD、CMOS。CCD成像质量好，贵。CMOS 成像质量略差，便宜。

摄像头的选取

从尽快实现，缩短开发时间的方面考虑，应购买数字摄像头。典型的型号是OV7620（该型号是指处理芯片的型号）。OV7620是CMOS数字摄像头，采用PAL制式，默认隔行扫描，默认YUV颜色空间输出（详见后文）。

长远考虑，应选取CCD模拟摄像头。一来可以避免高速状态下的运动模糊，二来可以自行设计硬件二值化电路，FIFO电路等，大大降低CPU 运算压力。

摄像头信号协议介绍

每秒超过24帧的连续图片即可形成动态的视频。考虑到我国采用50Hz交流电，为了实现方便，摄像头被设计为每秒25帧，每帧耗时两个周期。还是为了实现方便，每一帧图片被分为两半，每半帧耗时一个周期。半帧的划分方式为：奇数行和偶数行各组成半帧。即通常的电视机，每20ms奇数行的信息刷新一次，接下来20ms偶数行刷新一次，再20ms奇数行刷新一次……。欧美采用60Hz交流电，摄像头每16.6ms刷新一次，被称为PAL制式。

(完整word版)飞思卡尔智能车技术报告

4.2传感器电路
为了提高路径检测的可靠性，在传感器的选择过程中最后选择了5mw的激光传感器，它发射距离远，可以大大提高车模的前瞻性，为程序的控制提供了足够的预判时间。
4.3电源管理电路
该设计中，主控用的是5V电源，速度传感器用的是5V电源，舵机的运行需要6V电源，驱动电机模块上用的全桥驱动芯片用的是12V电源。考虑到竞赛规定的电源为镍镉蓄电池组，额定电压为7.2V，实际充满电后电压则为8.2-8.5V。
2、整车电路集成化，一体化设计。
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。
本方案的电路设计采用一体化的设计思想。在整体规划了各个模块的位置例如电源和电机驱动电路的位置，还有程序控制中的一系列的I/O的分布，最终将本方案的所有电路集成到了一块电路板上，使得小车的重心更加的合适，更加的优化，也提高了赛车的观赏性。
4.1MC9S12XS128单片机最小系统
以MC9S12XS128为核心的单片机系统的硬件电路设计主要包括以下几个部分：时钟电路、电源电路、复位电路、BDM接口。其中各个部分的功能如下：

飞思卡尔K60入门课件

文件。
1
烧写工具选择
选择可靠的烧写工具，如SD 卡烧写、串口烧写等，确保
烧写过程顺利。
烧写步骤
按照烧写工具的指引，将系统烧写文件正确地写入到 K60中。
验证烧写结果
重启K60，检查系统是否正常运行，验证烧写是否成功。
调试技巧与注意事项
调试技巧
掌握常用的调试技巧，如断点、单步执行、观察变量等，有助于快速定位和解决问题。
中断处理
编写中断处理程序，用于处理中断事件。中断处理程序通常具有快速执行的特点，以尽快响应中断事件。
定时器编程
定时器概述
定时器是一种常见的硬件模块，用于产生时间延迟或计时功能。在微控制器中，定时器可以用于实现精确的时间控制和定时任务。
定时器配置
定时器操作
启动、停止、复位定时器，以及读取定时器的计数值。通过编程控制定时器的行为，可以实现精确的时间控制和定时任务。
新建K60工程
新建工程
在Keil中新建一个工程，选择合适的工具链和芯片型号。
工程配置
配置工程属性，如优化选项、中断向量等。
编写代码
在工程中新建源文件，编写K60 的C代码。
编译与调试
编译代码，生成可执行文件，并通过调试器进行调试。
03 K60硬件编程
GPIO编程
01
GPIO概述

飞思卡尔智能车-轮胎粘合的正确方法

轮胎粘合的正确方法

你手头上有一套新的轮胎和新的轮圈，你必须把他们粘在一起。这是一件很重要的工作。依照一下四个简单的步骤，你的轮胎就会粘的非常牢固，发挥优良的性能。

第一步准备工作

在你把轮圈塞入轮胎之前，请花些时间以确保胶水可以牢固的与轮圈和轮胎结合。用一块百洁布，在轮圈和轮胎的“粘合面”的沟槽内擦动。如果轮圈是电镀的，你必须把整圈电镀层都擦掉，以使胶水能和轮圈的塑料接触(这项工作会比较费劲)。擦完之后，把摩擦所产生的碎屑和脏物清理干净。然后，用抹布，弄上一些马达清洁剂(工业酒精或除脂剂也可)，擦拭粘合面。

然后把轮胎的内胆拿掉，这样会更容易清洁。用另外一块抹布，喷上上述清洁剂，擦拭在轮胎内部的粘合面。轮胎在生产的过程的最后步骤，需要使用“脱模剂”，才能使轮胎脱离模具，而脱模剂会阻碍CA胶水和轮胎的结合牢固。

需要准备的物品：

CA胶水(不要用502，因为没有韧性)

百洁布

马达清洁剂/工业酒精/除脂剂

抹布

轮胎平衡仪及配重

护目镜

第二步把轮圈装入轮胎

当轮圈和轮胎都干了之后，把内胆放回原处。如果内胆是开放式的（就是说是一条而不是一个完整的圆圈），请查看它是否有重叠或者卷曲。装好内胆之后，把轮圈插入轮胎中。前后移动轮胎，知道轮胎接合部与轮圈完全匹配。如果结合部的某一点鼓起来的话，会导致对应轮胎面也鼓起来，从而产生不必要的震动。

第三步上胶水

有两中粘轮胎的方法，你可以使用其中一种。第一种是轮胎固定胶圈，RPM和TAMIYA都有售(RPM还有出越野车用的大尺寸固定胶圈)，两种牌子的用法都是一样的。把轮胎的内侧接合面从轮圈轻轻拉起少许，然后滴上一小滴，在接合面上扩散成薄薄的一层。然后防开固定胶圈，以便让轮胎和轮圈能够紧密接合。这个过程中，从接合缝隙里面漏出一点胶水是没有问题，但是漏得太多就不好了，这样可能导致胶水渗到内胆里，使内胆局部变硬而影响性能。然后，用纸巾把渗出来的胶水轻轻擦掉。当轮胎的一边都干透之后，才可以去粘另外一边。

飞思卡尔智能车 XS128 PE编程入门教程

飞思卡尔智能车XS128 PE编程入门教程

（1）首先打开CodeWarrior 5.0 开发环境。然后在弹出的选项中选择新建工程

注释（如果没有弹出这个对话框的，可以在下面的File中选择New Project新建一个工程）

(2) 选择开发芯片的型号(这里我们使用的是MC9S12XS128)

接着选择TBDML这个是我们使用在线调试功能的选项。

(3) 选择工程的生成路径，注意：如果我们不使用PE编程功能的话，在这步结束后，我们可以直接选择完成按钮来完成工程的新建。

(4) （PE编程功能的步骤）下一步，这个对话框我们什么都不用选择，直接点击下一步。

（5）选择下面这个选项来启动PE编程功能。

(6) 红色边框中的选项的功能为是否启动浮点数据的使用，默认第一个是不启用，第二个是启用，float数据为32位。double为32位，第三个是启用，float 数据为32位，double数据为64位。

（7）最后一步什么都不要设置，直接点击完成。

(8) 以上步骤我们完成了一个XS128工程的新建步骤。

PE的使用步骤:

(1) 新建工程后，会自动弹出个芯片封装型号的选择，选择好后点击OK。（注意：我们学校有些芯片是80管脚的，也有112管脚的，所以注意选择红线标注的选项）

(2) 点击OK后，就会出现我们要编程的环境了。如下

（3）红色标注的地方就是我们该工程的工作区了。细心的同学就会发现，它生成的文件中没有我们需要写的源文件XXX.c 。那我们现在就来生成这些文件。

找到下图的按键Processor Expert。

飞思卡尔智能车讲座PPT

第六届“飞思卡尔”智能车东北赛区经验交流课件

飞思卡尔智能车竞赛培训教程讲解94页PPT

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路(未完待续)

飞思卡尔智能车机械结构简介 共21页PPT资料

飞思卡尔直立平衡智能车的制作

飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路(未完待续)

飞思卡尔智能车竞赛培训教程

飞思卡尔智能车各模块原理及元器件

第六届“飞思卡尔”智能车东北赛区经验交流课件

飞思卡尔智能车摄像头组入门指南

(完整word版)飞思卡尔智能车技术报告

飞思卡尔K60入门课件

飞思卡尔智能车-轮胎粘合的正确方法

飞思卡尔智能车 XS128 PE编程入门教程

飞思卡尔智能车机械结构简介共21页PPT资料