基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与制作
基于飞思卡尔杯智能小车的设计
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源供电。 驱动电机模块：根据单片机发出的 PWM 波
来控制驱动电机的加速、减速，完成电磁双车在减 速、直道加速。遇到障碍物等路况可以瞬间躲让任 务，还有就是能够在规定的距离区域内刹住电磁 双车。
关键词：智能车；传感器；微处理器
当今社会发展迅速，我国汽车产业不断 发展壮大，汽车越来越往智能控制方向发展， 智能一体化不断的深入人们生活起居中。智 能控制技术的不断提高，不断的优化，使得我 们的生活更加的智能化。智能出行、智能电 器、智能交通等这些智能技术的应用大大的 促进了中国的飞速发展。
本设计以第十届“飞思卡尔”杯智能车竞 赛为背景。以 MC9S12XS128MAA 芯片作为整 个系统的研究中心。搭配其他的传感器实现 小车的智能循迹、智能导航。
转向控制模块：控制小车在最优的路径内行 驶，躲避障碍物。按照既定算法路线左右摆动。转 弯、回正。
速度测量模块：运用安装在后轴上的两个高 精密的旋转编码器获取的速度信息，采集到信息 直接传送到 S12 主控模块。
发车线识别模块：该模块主要识别赛道的电 磁信号的强弱，来判断是往哪个方向发车，主要用 到的是干簧管识别。
1 智能车系统框架设计 电磁循迹双车要能正常的在 PVC 赛道上 行驶的条件是：能够检测到电磁发生器，在漆 包线环绕回路中，形成的磁场信号，整个系统 框架主要包括，机械架构、硬件架构和整车 MC9S12 16bit 核心主控模块、这三个模块相 辅相成，一共构建起了智能电磁循迹双车。按 照各个功能部件，又可以将上述三大部分细 分为九大模块，分别是 MC9S12 16bit 主控模 块、转向机控制模块、驱动电机模块、障碍物 识别和处理模块、人机对话模块、供电管理模 块、速度测量模块、电磁感应器模块、发车线 识别模块。这些功能模块各行其职，相互相 连，一同构成了这智能循迹追逐双车。根据各 个模块的功能，该系统关系如图 1 所示。 根据各个功能模块的实际作用，下面细 分各个模块的功能，具体如下：MC9S12 16bit 主控模块：是整个系统的核心，主要负责对电 磁感应器采集回来的信息，进行分析和处理， 在外围供电模块的工作下，稳定无误的运行 者程序代码和控制算法。完成小车的输入与 输出的结合，达到精确、智能控制的目的。 电磁感应器模块：通过该传感器采集到 赛道电源发生出来的 20KHZ 的方波，传送到 S12 核心处理模块，得知外面磁场的变化，能 够迅速的做出反应，为系统能够在微小的时 间里识别的赛道障碍做出重大贡献。 供电管理模块：该模块为整车的运行输 出电源电压，该模块的主要责任就是担任降 压、升压的任务。从电池的 7.2V 升到 14V 供 给电机驱动模块的 MOS 芯片。从 7.2v 降压到 5V 供给单片机处理模块、和检波模块。更有 可能降到 3.3V 供给 MK60 低功耗微处理器。 主要涉及 MC9S12 16bit 主控模块、转向机模块。电机驱动模块、障
基于飞思卡尔单片机自动循迹小车控制的设计
摘要随着我国的电子科技的不断发展，我们生活中的自动化设备越来越多，也为嵌入式在智能化上的研究提供了一个广阔的平台。
本系统以MK60DN512VMD100微控制器为核心控制单元，选用OV7620 CMOS 模拟摄像头检测赛道信息，高速AD转换芯片选用TCL5510，将提取后的灰度图像进行软件二值化，进而提取赛道信息；用光电编码器实时检测小车的实时速度，采用PID控制算法调节电机的速度以及舵机转向，从而实现速度和方向的闭环控制。
关键字：MK60DN512VMD100，OV7620 CMOS，软件二值化，PIDAbstractWith the continuous development of electronic technology, more and more automation equipment into the production life of the people, the rapid development of embedded intelligent study provides a broader platform.In this paper, the design of intelligent vehicle system MK60DN512VMD100 microcontroller as the core control unit, the selection of OV7620 CMOSanalog cameras to detect the track information, to using TCL5510 high-speed AD converter chip, software binarization image, extract the white guide line for identification of the track information; optical encoder to detect the real-time speed of the model car, using the PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor and steering the angle of the steering gear, in order to achieve closed-loop control of velocity and direction of the model car. Keywords: MK60DN512VMD100，OV7620 CMOS，software binarization, PID目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................................. I I 1前言 (1)1.1 设计的背景以及意义 (1)1.2 智能小车国内外概况 (1)1.2.1国内研究的概况 (1)1.2.2 国外研究概况 (2)1.3智能小车的发展前景 (2)2 飞思卡尔单片机自动循迹小车系统设计总方案 (3)2.1 系统硬件部分 (3)2.2 系统软件部分 (4)3 智能车硬件系统 (5)3.1 单片机最小系统 (5)3.1.1 PIT定时器模块 (6)3.1.2 PWM 模块 (6)3.1.3 I/O模块 (7)3.1.4 时钟电路 (7)3.1.5 复位电路 (7)3.1.6 JTAG接口电路 (8)3.2 电机驱动模块 (8)3.3路径识别摄像头检测模块 (9)3.3.1 摄像头的选择 (9)3.3.2 摄像头简介 (10)3.4 速度检测模块 (10)3.5 舵机模块 (10)3.6电源管理模块 (10)3.6.1 3.3V电源 (11)3.6.2 5V电源 (11)4 软件系统的设计与实现 (12)4.1赛道信息的提取 (12)4.2 PID算法介绍 (12)4.2.1 位置式PID (13)4.2.2 增量式PID (14)4.2.3 PID 参数整定 (14)4.3转向舵机的控制方法 (15)4.3.1 舵机的工作原理 (15)4.3.2 舵机的PID 控制 (15)5 开发平台介绍 (19)5.1 IAR Embedded Workbench IDE简介 (19)5.2 IAR Embedded Workbench的功能及特点 (19)5.3 硬件开发平台Altium Designer (22)6结论 (23)参考文献 (24)致谢 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于飞思卡尔16位单片机智能小车设计
本科生毕业论文（设计）基于飞思卡尔16位单片机智能小车设计姓名：指导教师：院系：信息工程学院专业：电子信息工程提交日期：2010年3月目录中文摘要： (3)Abstract： (4)第一章绪论 (5)1.1 智能汽车赛事概况 (5)1.2 课题研究现状 (5)1.3 本课题的研究内容 (6)第二章智能车系统总体概述 (7)2.1 智能车系统组成 (7)2.2 系统各模块的主要功能 (7)2.3 系统的主要特点 (7)第三章智能车机械调整 (9)3.1 传感器的选择方案、布局与安装 (9)3.1.1 传感器选择 (9)3.1.2 传感器布局和安装 (9)3.2 舵机的安装 (9)3.3 前轮的调整 (9)3.4 核心板的安装 (10)3.5 测速传感器的安装 (10)第四章硬件电路的设计 (11)4.1 核心板I/O口分配电路设计 (11)4.2 电源模块电路设计 (12)4.3 直流驱动电机控制电路设计 (13)4.4 传感器电路设计 (14)第五章智能车软件设计 (16)5.1 系统软件流程图 (16)5.2 系统的初始化设置 (16)5.2.1 时钟模块 (17)5.2.2 PWM模块 (17)5.2.3 ECT模块 (17)5.3 速度检测模块软件设计 (17)5.4 车体控制算法 (18)5.4.1 PID控制算法 (18)5.4.2 转向舵机的PD控制 (20)5.4.3 行进电机的PID控制 (21)总结 (22)参考文献 (23)附录A 实物图 (25)附录B 原理图 (26)附录C PCB图 (27)基于飞思卡尔16位单片机智能小车设计指导老师：xxx（黄山学院信息工程学院，黄山市，安徽，电话：……）中文摘要：随着汽车电子和机器人智能技术的发展，智能车已经成为自动控制领域内的一个研究热点。
智能汽车是一种集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，集中的运用到了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等众多学科，是典型的高新技术综合体，具有重要的军用及民用价值。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计
安徽建筑工业学院毕业设计（论文）专业：通信工程班级：08通信2班学生姓名：谢春林学号：课题：基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用主控制板硬件设计指导教师：夏巍2012 年 6 月1日摘要本文的主要内容是利用飞思卡尔公司的32位单片机Kinetis10，设计能在特定跑道上循迹行驶的智能小车。
智能车系统以Kinetis10为核心，用它来进行信号采集、数据传输与运算等动作，并产生PWM波控制舵机和电机。
整个系统由单片机模块、路径识别模块、速度检测模块、舵机模块、直流电机驱动模块、电源模块等组成。
智能小车的硬件设计包括：双向控制的电机驱动，可同时对多模块供电的电源系统，3.3V PWM波形驱动舵机电路，与上位机通信的RS232通信模块等。
关键字：智能小车，Kinetis10，电源系统，双向控制。
AbstractThe main content of this paper is to use the 32-bit SCM freescale company Kinetis10, in particular the runway design can trace the car driving on intelligence. Intelligent car system to Kinetis10 as the core, and use it to signal acquisition, data transmission and computing such action and create PWM wave to control the steering gear and motor. The whole system of microcomputer module, path recognition module, speed detection module, steering gear module, dc motor driver module, power supply module.Intelligent car of hardware design including: two-way control motor drive, but at the same time for more power supply module of the power supply system, 3.3 V PWM waves of steering gear drive circuit, and the upper machine RS232 communication module of communication, etc.Key word: Intelligent vehicles, Kinetis10, Power system, Two-way control.目录1 绪论 (1)1.1选题意义 (1)1.2 国内外概况 (1)1.2.1国外概况 (1)1.2.2 国内概况 (2)1.3智能车的发展前景 (3)2 系统设计与方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统设计方案 (3)2.2.1 主控芯片的选定 (4)2.2.2 传感器模块 (4)2.2.3 测速传感器模块 (5)2.2.4 转向舵机模块 (5)2.2.5电机驱动模块 (5)3 主控芯片简介 (6)3.1 Kinetis K10简介 (6)3.2 所用模块简介 (6)3.2.1 PWM 模块 (7)3.2.2 PIT模块 (7)3.2.3 I/O模块 (7)3.2.4 SCI模块 (7)4 智能车机械设计与安装 (7)4.1 舵机的安装 (8)4.2 前轮倾角的调整 (8)4.3 后轮差动轮的调整 (9)4.4 速度检测模块安装 (9)4.5 传感器的安装 (9)5 主板电路设计 (9)5.1 主控芯片电路 (9)5.2 外围电路 (11)5.2.1 电源管理模块 (11)5.2.3 速度检测电路 (15)5.2.4 舵机驱动电路 (16)5.2.5拨码开关电路 (17)5.2.5 RS232通信模块 (17)6 软件设计 (18)6.1 开发工具 (18)6.2 软件流程图 (18)7 总结 (20)8 致谢 (21)参考文献 (22)附录： (23)基于飞思卡尔单片机的智能小车设计————主控制电路设计电子与信息工程学院通信工程 2008级2班谢春林指导教师夏巍1 绪论1.1选题意义智能车辆( intelligent vehicles, IV)是智能交通系统( in2telligent transportation systems, ITS)的重要构成部分,其研究的主要目的在于降低日趋严重的交通事故发生率,提高现有道路交通的效率,在某种程度上缓解能源消耗和环境污染等问题。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用毕业设计 (论文)专业通信工程班级10级1班学生姓名刘新学号10205040117课题基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用---主监控程序和行使操纵程序的设计指导教师夏巍2021年6月1日摘要本文要紧是以全国大学生〝飞思卡尔〞杯智能小车竞赛为背景的一项课题研究。
本次课题研究要紧采纳利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI作为核心操纵单元，用CCD进行对道路信息的采集，用编码器对小车速度进行检测，使用7.2V锂电池进行供电，并用MPC5604MINI产生PWM波操纵电机模块和舵机模块，从而达到操纵小车的速度和转向。
本文要紧介绍主监控程序和行驶操纵程序的编写，确实是编写程序让小车各个部分和谐工作，让小车行驶并能够实现转向。
关键词：智能小车；MPC5604MINI；主控电路；行驶操纵。
AbstractThis article is based on National College "Freescale Cup" smart car competition as a research background.The research mainly uses Freescale's 32-bit singlechip as the core control unit MPC5604MINI，and Carried out on the road with a CCD information collection, and use encoder to detect the speed of the car, using a 7.2V lithium battery-powered and used to generate PWM wave MPC5604MINI module and servo motor control module, so as to control the car's speed and steering.This paper describes the preparation of the master control procedures and driving control program, is to write the program so that the coordination of the various parts of the car, so the car driving and steering can be achieved.Keywords: Smart car；MPC5604MINI；Control circuit；Driving control.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1引言 01.1课题研究意义 01.2 智能小车国内外概况 01.2.1 国内研究概况 01.2.2 国外研究概况 (2)1.3 智能小车进展前景 (2)2 系统设计及方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统设计方案 (2)2.2.1 主控芯片的选定 (3)2.2.2 传感器模块 (5)2.2.3 测速传感器模块 (5)2.2.4 转向舵机模块 (6)2.2.5电机驱动模块 (6)2.2.6国内外概况 (6)3系统硬件电路介绍 (8)3.1 主控芯片电路 (8)3.2 速度检测电路 (8)3.3 电机驱动电路 (8)3.4 舵机驱动电路 (9)3.5 拨码开关电路 (9)4 软件设计 (9)4.1软件流程 (10)4.1.1程序流程图 (10)4.1.2 程序流程图介绍 (10)4.2 CodeWarrior介绍 (11)4.2.1 CodeWarrior简介....................... 错误!未定义书签。
基于单片机控制的智能小车设计与制作1
武汉理工大学《单片机接口技术》课程设计说明书目录摘要 (1)1 引言 (1)2 方案论证 (2)2.1 控制核心的选择及其简介 (2)2.2 小车驱动方式的选择 (4)2.3 直流电机驱动模块 (5)2.4 障碍检测模块 (6)2.5 电源模块 (7)3 系统硬件设计 (8)3.1 车体结构及其驱动电路 (8)3.1.1 直流电机电路设计 (9)3.1.2 通道控制 (9)3.1.3 电机调速 (10)3.1.4 驱动模块 (11)3.2 避障模块 (12)3.3 硬件完成后的小车总体图 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 主程序设计 (15)4.2 障碍检测模块程序设计 (15)4.3 语音播放程序设计 (17)5 使用说明 (20)总结与展望 (21)参考文献 (23)附录1 (24)附录2 (27)附录3 (31)基于单片机控制的智能小车设计与制作摘要: 课题的主要任务是设计并制作一辆智能小车，要求实现小车的语音控制、直线前进与倒退、避免撞到障碍物三大功能。
设计以80C51单片机为控制核心，应用光电传感器和超声波传感器，成功实现了小车的三大功能。
课题完成了红外线传感器、小车骨架、直流电机以及电源等硬件的选择、采购、各传感器的接口电路设计和制作，以及各传感器和电路的安装位置和方式的安排，并完成了整个硬件的制作工作。
此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。
关键词：智能小车、红外防碰撞传感器、单片机1 引言当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。
现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。
飞思卡尔 智能车设计
1 引言智能汽车是汽车电子、人工智能、模式识别、自动控制、计算机、机械多个学科领域的交叉综合的体现，具有重要的应用价值。
智能寻迹车是基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机开发实现的，该系统采用CCD 传感器识别道路中央黑色的引导线，利用传感器检测智能车的加速度和速度，在此基础上利用合理的算法控制智能车运动，从而实现快速稳定的寻迹行驶。
2 硬件系统设计该系统硬件设计主要由MC9S12DG128控制核心、电源管理模块、直流电机驱动模块、转向舵机控制模块、道路信息检测模块、速度检测模块和加速度检测模块等组成，其结构框图如图1所示。
3/2!ᓍ఼ᒜෝ్智能车的控制核心为MC9S12DG128。
MC9S12DG128基于MC9S12DG128单片机的智能寻迹车设计曾 军（四川大学 电气信息学院，四川 成都 610065）摘 要： 设计了一种基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机控制的智能寻迹车系统。
该系统以MC9S12DG128为控制核心，采用CCD 图像传感器检测路面信息，利用加速度传感器检测加速度，红外传感器检测速度，采用PID 算法控制智能车直流驱动电机和模糊控制算法控制舵机转向，从而实现智能车快速稳定地寻黑线行驶。
关键定： MC9S12DG128，单片机，智能车，模糊控制中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1006-6977（2009）03-0054-03Design of an intelligent-searching track car based on MC9S12DG128 SCMZENG Jun(School of Electrical Engineering and Information, sichuan University, Chengdu 610065, China)Abstract:An intelligent-searching track car system based on MC9S12DG128 MCU is designed. The system uses MC9S12DG128 as its control core and uses CCD sensors to detect the route information, and its acceleration and speed is detected by sensors. The system adopts PID arithmetic to control the DC motor and adopts fuzzy control arithmetic to energize the steering motor. The intelligent car can track the black-guide line automatically and move forward following the line quickly and smoothly.Key words: MC9S12DG128, single-chip microcomputer, intelligent car, fuzzy control图 1系统硬件设计结构框图图 3直流电机驱动电路是飞思卡尔公司生产的一款16位单片机，片内总线时钟可达到25MHz ；片内资源包括8K RAM 、128K Flash 、2K EEP-ROM ；SCI ，SPI ，PWM 和串行接口模块；脉宽调制模块（PWM ）可设置成4路8位或2路16位，逻辑时钟选择频率脉宽；2个8路10位A/D 转换器，增强型捕捉定时器并支持背景调试模式等[1]。
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计开题报告
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计开题报告基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计1设计的背景及目的汽车已经成为人们日常生活不可缺少的交通运输工具，汽车工业水平和家庭平均汽车拥有数量已成为衡量一个国家工业发达程度的标志。
随着汽车数量的增加，交通事故、交通堵塞和环境污染等问题越来越严重，已成为全球的社会公害问题，同时也是汽车界工程技术人员急需解决的重要课题。
近年来，许多发达国家投入大量的人力、物力进行智能交通系统（Intelligent Transportation System）和智能汽车的研究，以期待解决汽车带来的交通问题。
智能汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是典型的、多学科的、综合性的高科技和高新技术的结合体,涉及传感器技术、信息融合技术、微电子技术、计算机技术、智能自动控制技术、人工智能技术、网络技术、通信技术等,在一定程度上代表了一个国家自动化智能的水平。
智能汽车的开发与研究受到国内外众多汽车制造商和研究机构的重视，是发达国家重点发展的智能交通系统中的重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。
目前智能汽车的研究课题主要体现在以下几个方面：1）智能感知系统与预警系统智能感知是利用各种传感器信息，应用数据融合方法获得对汽车车身、行驶的周围环境和驾驶员的状态等的感知，在必要时发出预警信息。
目前研究热点与难点在于视觉系统的设备开发、信息采集、处理及特征提取。
2）智能驾驶系统基于智能感知系统的信息，由核心控制单元应用智能控制算法如神经网络、模糊算法、遗传算法等进行决策。
策略应根据经验进行提取，并存于知识库中，同时，知识库应具有自学习能力，用于策略的不断丰富。
智能驾驶系统的核心是智能决策系统和运动控制系统，是智能汽车技术的最高层次，目前研究主要针对的是环境相对简单情况下的低速自动驾驶。
3）导航与定位系统作为导航与定位系统核心之一的GPS定位系统现已成功应用，其更高端的发展目标是实现全天候、大范围、多车辆的实时动态定位、调度、监控，改进车辆运行管理，增强突发事件的反应能力，提高车辆运行率和行车安全度。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与制作
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与制作作者：李海波陆善婷来源：《课程教育研究·上》2015年第07期【摘要】本设计以飞思卡尔单片机MK60DN512VLL10为核心芯片，通过信号收集处理并控制智能车各个硬件，实现对小车的远程遥控控制，避免碰触障碍物，利用超声波传感器检测道路上的障碍物，行驶时间、速度、里程的显示等几大功能，并对其功能进行测试，整个控制系统设计结构简单，电路功耗低，所用元器件低价高性能，可靠性强，测试结果与预期结果一致。
【关键词】飞思卡尔单片机电机驱动红外遥控超声波避障红外避障【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0224-01引言近年来汽车工业迅速发展，其中无人驾驶更受汽车工业发面的重视，道路识别、前进、倒车、红绿灯检测、道路行人识别与避障、速度控制等都是汽车工业无人驾驶方面的重要内容，与此同时，关于汽车方面的研究也越来越多。
全国电子竞赛、各高校电子竞赛、飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛等都有一智能车设计为题材，参设竞赛，可见智能车方面的研究已越来越受关注。
越来越多的高校都开始重视这方面的研究，可见其具有重要的研究和推广意义。
1.系统总体设计概述智能小车大体可分为由车体地板、单片机、电机、舵机、超声波传感器、红外对管、红外遥控等模块组成（见图1）。
小车以飞思卡尔单片机K60为控制核心，实时监测接收由红外对管传感器、超声波传感器、红外遥控传感器发送出来的信号，并对其信号进行解密处理，提取有效信号，控制舵机的转向、电机速度、液晶显示，和障碍报警。
2.电机驱动电路本设计由两个BTS7970构成的H桥驱动电路实现驱动（如图2）。
由于采用了高性能的驱动电路，在程序上运用PWM波控制控制电机的转速和启停，加上使用编码器准确的测速，利用PID算法控制PWM波，当编码器将速度信息返回给单片机后，单片机自动进行比较给定的速度和实际测量的速度，然后将差值反馈给PID，通过适当的PID算法控制电机的PWM 波，使得电机速度快速达到预定值。
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。
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
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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。
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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
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题目：基于“飞思卡尔”单片机的智能车（硬件部分设计）系（部）应用电子与通信技术系专业电子信息工程学生刘晓磊学号1089212211班号0892122指导教师赵建新开题报告日期2011-10-17哈工大华德学院说明一、开题报告应包括下列主要内容：1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2．进度计划是否切实可行；3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。
4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5．主要参考文献。
二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。
三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。
指导教师评语：指导教师签字：检查日期：一、课题背景车与我们的社会生活息息相关，然而当今车的智能化发展还不是很发达，特别是在安全性，智能化，车与路之间交互信息等方面。
当今的车辆技术与未来的智能车辆技术还存在着巨大的差距。
今天的汽车工程师面临着巨大的挑战，需要在新旧技术之间建立一座桥梁，通过应用先进的电子技术，信息技术，电子通信技术推动车辆技术的革新与进步。
本课题小组在履带车模的基础上，使用飞思卡尔公司的MC9S12XS128 单片机作为控制核心，自行设计并制作了相关电路以和检测到道路周围的黑线信号处理以及对舵机、电机的控制。
最终实现车模在赛道上通过自身控制以最短时间独立完成行驶和自动超车的功能。
二、目的意义智能小车的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。
智能小车的发展体现了一个国家技术水平的高低，现代智能小车从其诞生到现在，已经发展到了第三代。
第一代智能小车是示教再现型智能小车。
它们装有记忆存储器，由人将作业的各种操作要求示范给智能小车，使之记住操作的程序和要领。
当它接到再现命令时，则自主地再现示教的动作。
第二代智能小车是装有简单计算机和简单传感器的离线编程的工业智能小车。
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）。
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 ”。
智能车制作全过程(飞思卡尔)
智能车制作全过程(飞思卡尔)如果我写得好,请顶我一下,我将再接再厉!(本人在很久以前做的一辆用来比赛的智能车--获得华北一等奖,全国二等奖,有许多可改进地方.)下面我们来立即开始我们的智能车之旅:首先,一个系统中,传感器至关重要."不管你的CPU的速度如何的快,通信机制如何的优越,系统的精度永远无法超越传感器的精度" .是的,在这个系统中,传感器的精度,其准确性就显得至关重要.如果你问我传感器的电路,呵呵,我早就和大家分享了,在我发表的日志中,有一篇<<基于反射式距离传感器>>的文章就详细的说明了传感器的硬件电路以及可以采取的信号采样方式.传感器安装成一排,如上面排列.(就是个一字排列,没有什么特别)接下来,看看我们如何处理传感器得到的信息:大家看到了.结构很简单,我们已经搞定了传感器通路.下面我们来看看多机的控制方面的问题:其实,不管是便宜还是比较贵的舵机,都是一样的用法.舵机的特点就是不同的占空比方波就对应着舵机的不同转角.当然不同的舵机有不同的频率要求.比如我用的这个舵机:方波频率50HZ.怎么改变占空比?这个不就是PWM模块的功能嘛.PWM模块可以输出任意占空比的方波.只要你控制其中的占空比寄存器,就可以直接控制舵机的转角.你只要将传感器的状态和这个占空比对应上,不就OK了?就这么简单,做到这里,你就可以让你的车在跑道上跑了!接下来,我们的工作是让智能车更加完善:速度要稳定.在当前的系统结构中,要使一个系统更稳定更可靠,闭环系统是一个选择.(如果你不知道什么是闭环系统,可以参照我的文章里面的一篇"基于单片机的PID电机调速"),既然是一个闭环系统,速度传感器是必不可少的,用什么样的传感器做为速度反馈呢:仔细看,和后轮之间有一条皮带的这个貌似电机的东西,就是我的速度传感器,它的学名叫"旋转编码器".这个器件的特点就是:每转一圈,就会从输出端输出一定的脉冲,比如我这个旋转编码器是500线的,就是转一圈输出500个脉冲.因此,我只要在单位时间内计数输出端输出的脉冲数,我就可以计算出车辆的速度.显然,这个速度可以用来作为PID速度调节的反馈.现在有了反馈,我们需要的是调节智能车驱动电机的速度了,如何来调速,就成了必须解决的问题了.我用的是驱动芯片MC33886. 其实,这个芯片就是一个功率放大的模块.我们知道,单片机输出的PWM信号还是TTL信号,是不能直接用来驱动电机的.非要通过功率模块的放大不可.这个道理其实很简单,就像上次我给大家画的哪个电子琴电路的放大电路一样:看上面的那个三极管,就是将TTL电路的电流放大,才能够来驱动蜂鸣器.其实这里的这个MC33886就是这样的一个作用.而且我们自己也完全可以用三极管自己搭建一个这样的功率放大电路,当然,驱动能力肯定不如这里的这个MC33886(如我们用三极管就搭建了超过MC33886的电路,摩托罗拉就不会卖几十块钱一个了.呵呵.)知道了这个MC33886的工作原理,就好说了,一句话,通过PWM来调节电机的速度.当方波中高电平占的比例大,电机的平均电压肯定高,转速肯定快.也就是说,PWM的占空比越大,电机转速越高.看,就这么简单,这个智能车就做好了.接下来,我们就把我们知道的PID知识放到舵机和直流驱动电机的控制中去.就可以达到一个比较好的控制效果.如果要达到更高的水平,肯定机械方面的改造也少不了.当然,这不属于本文的讨论范围.呵呵.智能车制作全过程(飞思卡尔---舵机篇发表于 2008/11/28 10:00:55感谢大家的支持!如果我写得好,请顶我一下!智能车的制作中,看经验来说,舵机的控制是个关键.相比驱动电机的调速,舵机的控制对于智能车的整体速度来说要重要的多.PID算法是个经典的算法,一定要将舵机的PID调好,这样来说即使不进行驱动电机的调速(匀速),也能跑出一个很好的成绩.机械方面:从我们的测试上来看,舵机的力矩比较大,完全足以驱动前轮的转向.因此舵机的相应速度就成了关键.怎么增加舵机的响应速度呢?更改舵机的电路?不行,组委会不允许.一个非常有效的办法是更改舵机连接件的长度.我们来看看示意图:从上图我们能看到,当舵机转动时,左右轮子就发生偏转.很明显,连接件长度增加,就会使舵机转动更小的转角而达到同样的效果.舵机的特点是转动一定的角度需要一定的时间.不如说(只是比喻,没有数据),舵机转动10度需要2ms,那么要使轮子转动同样的角度,增长连接件后就只需要转动5度,那么时间是1ms,就能反应更快了.据经验,这个舵机的连接件还有必要修改.大约增长0.5倍~2倍.在今年中,有人使用了两个舵机分别控制两个轮子.想法很好.但今年不允许使用了.接下来就是软件上面的问题了.这里的软件问题不单单是软件上的问题,因为我们要牵涉到传感器的布局问题.其实,没有人说自己的传感器布局是最好的,但是肯定有最适合你的算法的.比如说,常规的传感器布局是如下图:这里好像说到了传感器,我们只是略微的一提.上图只是个示意图,意思就是在中心的地方传感器比较的密集,在两边的地方传感器比较的稀疏.这样做是有好处的,大家看车辆在行驶到转弯处的情况:相信看到这里，大家应该是一目了然了，在转弯的时候，车是偏离跑道的，所以两边比较稀疏还是比较科学的，关于这个，我们将在传感器中在仔细讨论。
基于MC9S1 2XS1 28单片机智能寻迹小车的设计
科技创新导报2013 NO.14Science and Technology Innovation Herald工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald80该文以飞思卡尔杯智能车大赛为研究背景，研究了智能寻迹小车的软硬件方案设计和开发流程。
硬件电路方面采用飞思卡尔MC 9S12X S128作为核心处理器，通过对比不同设计方案的性能，给出了智能小车电源、电机驱动、光电传感器以及测速等模块的设计方案并加以实现。
通过大量的实验调试完成了智能车的组装与机械部分调整，使得智能车结构更为合理。
在软件方面，主要设计了主程序、光电信号采集程序、PI D 控制程序、电机和舵机驱动程序等相关程序。
实验及实际比赛结果表明，软硬件配合良好，整个车辆稳定运行[1][2]。
1 系统总体方案智能车总体上分为单片机系统、传感器模块，电机驱动模块和显示模块。
首先，单片机通过激光传感器实现对路面黑色中心位置信息的实时检测，同时对反馈回来的偏移中心轨道的大小的信息进行算法处理后发出方向控制命令，输出相应的驱动信号至电机驱动模块，同时编码器测速装置也在实时获取小车速度，利用P I D 控制方法控制舵机和直流电机，提高小车的稳定性。
通过L C D 显示器方便进行人机交互。
系统总体框图如图1所示。
2 硬件电路设计2.1 主控制器小车控制芯片采用F r e e s c a l e 的MC9S12X S128单片机。
MC9S12X S128是一款增强型16位单片机，在MC9S12X E 系列基础上去掉X G a t e 协处理器，采用CPU12X的v2内核，可运行在40MHz总线频率上，它不仅在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等应用领域具有广泛的用途，而且在F L A SH存储控制及加密方面也有很强的功能。
2.2 电源模块设计电源模块为小车的其它模块提供所需要的电源，设计中除了需要考虑电压范基于MC9S12XS128单片机智能寻迹小车的设计①②叶晓剑 张晓力 廉小亲（北京工商大学计算机与信息工程学院 北京 100048）摘 要：本文给出了智能小车寻迹系统的软硬件方案设计和开发流程。
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。