飞思卡尔智能汽车设计技术报告
飞思卡尔智能车 电磁组 技术报告
//#define K10
//#define Kp 1;//PID的//#define Kd 1;
#include <hidef.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <MC9S12XS128.h>
3.1.3
考虑到适当增加力臂来提高舵机的灵敏度和为了赛车布局的的紧凑，采取了如图3.2所示的安装方法。
图3.2舵机安装结构
3.1.4
采用接插件与焊接结合的方式连接传感器、主控板、编码器、电机驱动电路、电机、赛道起始检测等单元，既考虑可靠性，又兼顾结构调整与安装的便利性。具体安装结构如图3.3所示，
图3.3主控板安装结构
[6]卓晴.基于磁场检测的寻线小车传感器布局研究[J].清华大学.2009
[7]杨延玲.载流直导线的电磁场特性分析[J].山东师范大学.2007
[8]王毅敏.马丽英等.一种改进的数字PID控制算法及其在励磁系统中的应用电网技术[J].1998
[9]高金源，夏洁.计算机控制系统[M].清华大学出版社.2007
本校积极组队参加第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。从2010年底着手准备，历时半年多，经过不断试验设计，最终设计出较为完整的智能赛车。在赛区比赛中获得了较好的综合性能和成绩。
在本次比赛中，采用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128作为核心控制单元，构思控制方案及系统设计，进行包括机械结构的调整与优化，硬件的设计与组装、软件控制算法的编写与改进等过程（小车上的具体方案模块有传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等）从而实现小车智能化的识别道路，最终实现智能化竞速。
飞思卡尔智能车竞赛设计方案
飞思卡尔智能车竞赛设计⽅案“神马”队设计⽅案摘要本⽂以“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛为主题，介绍了智能赛车从机械结构设计到控制系统的软硬件设计流程。
本次⽐赛使⽤竞赛秘书处统⼀指定的竞赛车模及套件，采⽤飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核⼼控制单元，配合不同类型的传感器、驱动电机、转向舵机、直流电池、以及相应的驱动电路，使赛车能够⾃主识别路径，并控制模型车⾼速稳定地在跑道上运⾏，在规定时间内完成跑完赛道的任务。
第⼀章背景1.1“飞思卡尔”杯背景介绍“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单⽚机为核⼼的⼤学⽣课外科技竞赛。
使⽤⼤赛组委会统⼀提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池，采⽤飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12DB128B作为核⼼控制单元，⾃主构思控制⽅案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执⾏、电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车⼯程制作及调试，于指定⽇期与地点参加场地⽐赛。
⽐赛成绩主要由赛车在现场成功⾏驶完赛道的时间为主。
全国⼤学⽣智能汽车竞赛所使⽤的车模是⼀款带有差速器的后轮驱动模型赛车，它由⼤赛组委会统⼀提供。
参赛队伍通过设计单⽚机的⾃动控制器控制模型车在封闭的跑道上⾃主循线运⾏。
在保证模型车运⾏稳定，即不冲出跑道的前提下，跑完两圈的时间越⼩成绩越好。
设计⾃动控制器是制作智能车的核⼼环节。
⾃动控制器是以单⽚机为核⼼，配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路，它能够⾃主识别路径，控制模型车⾼速稳定运⾏在跑道上。
⽐赛跑道表⾯为⽩⾊，中⼼有连续⿊线作为引导线，⿊线宽 25cm。
⽐赛规则限定可赛道宽度和拐弯最⼩半径等参数，赛道具体形状在⽐赛当天现场公布。
控制器⾃主识别引导线并控制模型车沿着赛道运⾏。
在严格遵守规则中对于电路限制条件，保证智能车可靠运⾏前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提⾼智能车的灵活性，同时坚持充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为⾸要前提，实现智能车快速运⾏。
飞思卡尔智能车摄像头组技术报告 (2)
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设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。
使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。
为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。
关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡AbstractIn this paper, we will design a intelligent vehicle system based on MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor sampling to the track image information to extract the track line center, to calculate the positional deviation between the car with the black line, the use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system design is feasible.Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation, SD card目录第1章引言................................................................................... - 1 - 第2章系统总体设计................................................................ - 2 - 2.1 系统分析..................................................................................... - 2 - 2.2 车模整体布局............................................................................. - 3 - 2.3 本章小结....................................................................................... - 4 - 第3章系统机械设计及实现................................................... - 5 - 3.1 前轮定位的调整......................................................................... - 5 -3.1.1主销内倾..............................................................................- 6 -3.1.2 后倾角.................................................................................- 6 -3.1.3 内倾角.................................................................................- 7 - 3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -3.2.1 左右不对称问题的发现与解决........................................- 10 - 3.3 编码器的安装............................................................................ - 10 - 3.4 摄像头安装.................................................................................- 11 -3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 - 3.5 摄像头的选用.............................................................................- 13 - 3.6 红外接收装置.............................................................................- 14 -3.7 防止静电复位.............................................................................- 15 - 3.8 本章小结.......................................................................................- 15 - 第4章硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -4.1 硬件设计方案............................................................................- 16 - 4.2 电源稳压......................................................................................- 17 - 4.3 电机驱动......................................................................................- 18 - 4.4 图像处理部分............................................................................- 19 -4.4.1 摄像头升压电路.............................................................- 19 -4.4.2 视频分离电路.................................................................- 19 -4.4.3 硬件二值化.....................................................................- 19 - 4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 - 4.6 本章小结......................................................................................- 21 -第5章系统软件设计.............................................................. - 22 -5.1 软件流程图...............................................................................- 22 - 5.2 算法新思路...............................................................................- 23 -5.2.1中心线提取.......................................................................- 23 -5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -5.2.3 单线检测......................................................................... - 24 - 5.3 舵机控制.....................................................................................- 25 - 5.4 速度控制.....................................................................................- 26 - 5.5 PID算法....................................................................................- 26 - 5.6 路径优化.....................................................................................- 31 -第6章系统联调...................................................................... - 33 - 6.1 开发工具.................................................................................... - 33 - 6.2 无线调试蓝牙模块及蓝牙上位机..........................................- 33 - 6.3 键盘加液晶调试......................................................................- 34 - 6.4 TF卡调试模块.........................................................................- 34 -6.4.1 TF卡.............................................................................- 34-6.4.2 SDCH卡 .........................................................................- 35 -6.4.3 软件实现.......................................................................- 36 - 6.5 C++上位机设计........................................................................- 36 - 6.6 电源放电模块...........................................................................- 38-6.6.1 镍镉电池记忆效应…………………………………….. - 39-6.6.2 放电及电池性能检测设备…………………………….. - 39- 6.7 本章小结....................................................................................- 40 - 第7章模型车技术参数........................................................ - 41 - 第8章总结............................................................................... - 42 - 参考文献...................................................................................... - 44 -第1章引言在半导体技术日渐发展的今天，电子技术在汽车中的应用越来广泛，汽车智能化已成为行业发展的必然趋势。
飞思卡尔智能车设计方法探讨
优 点就 是 无论 制 臂 状 态 如 何 ， 桥 都 不会 出 现 “ Ｈ 共
态 导通 ” 短路 ） （ 。电路 图如 ２所示 。
ＧＤ Ｎ
图 ２ Ｈ 桥 电 路
圈 ３ ＭＣ ３ ８ 芯 片 驱 动 电路 ３８６
采用 Ｃ ＭＯ Ｓ管 搭 建 Ｈ 桥 ， 特 点 是 内阻 小 ， 其 驱
１ ６ ／ ｎ 工 作 效 率 最 大 。通 过 电 机 驱Байду номын сангаас动 模 块 ４０ ０ｒｍｉ， 控 制 电机 两端 电压 ， 以使模 型车 加速运 行 ， 可 也可对 模 型车进 行制 动 。可 以使 用 大功 率 晶体 管 、 桥 或 全
者半桥 电路 ， 出 Ｐ 输 ＷＭ 波形 实现 对 电机 的控 制 。 通过 查阅 大 量 资 料 ， 目前 主 流 Ｒ ３ ０Ｓ 直 流 Ｓ ８一Ｔ
Ｑ ４关 闭 ， 电机 两 端均 为高 电平 ， 电机 不转 ； 当控 制臂
要 电机 双 向旋 转控 制 ， 需要 另一 片 Ｂ Ｓ ９ Ｏ共 同 则 Ｔ ７６ 组成 全桥 。图 为采 用 Ｂ ７ ６ ＴＳ ９ ０驱 动 芯 片 的 电路 如
图 ４所 示 。
１ ２均 为高 电平 时 ， 、 、 Ｑｌ Ｑ２关 闭 ， ３ Ｑ４导 通 ， Ｑ 、 电机 两 端均 为低 电平 ， 机 也不 转 ， 以 ， 电路 有 一个 电 所 此
图 １ 系统 结构 框 图
１ 智 能 车整 体 设 计
系统 采 用 飞思 卡 尔半 导 体 公 司的 １ ６位微 处理
２ 驱 动 电路设 计
直 流 电机 的性 能受 驱 动 电路 的好 坏 影 响 ， 的 好
驱 动 电路 可 以充 分发 挥 直 流 电机 的 性 能 ， 而 为整 从 个智 能 车提供一个 性能 优越 的动力 系统 。飞思 卡尔
freescale智能车技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A程序源代码附件B模糊算法在智能车控制中的应用学校：中国民航大学队伍名称：航大一队参赛队员：贾翔宇李科伟杨明带队教师：丁芳孙毅刚关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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：目录第一章引言 (1)第二章智能车设计制作思路以及实现方案概要 (2)第三章硬件电路设计 (4)3.1 黑线检测电路 (4)3.2系统电路 (4)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 接口电路 (5)3.2.3 调试电路 (5)3.2.4 电源电路 (5)3.3电机驱动电路 (6)3.4 测速电路 (6)第四章机械改造及电路板设计安装 (7)4.1 机械部分安装及改造 (7)4.1.1 舵机的改造 (7)4.1.2 前轮定位 (7)4.2 传感器的设计及安装 (7)4.2.1 黑线检测传感器 (7)4.2.2 测速传感器 (8)4.3 电机驱动电路板的设计及安装 (8)4.4 系统电路板的固定及连接 (9)4.5 整体结构总装 (9)第五章微处理器控制软件主要理论、算法说明及代码介绍 (10)5.1模糊控制原理 (10)5.2 控制算法说明 (10)5.3 程序代码介绍 (11)5.4 数字滤波器设计 (13)5.4.1传感器基准值初始化滤波器设计 (13)5.4.2行驶过程中采样信号滤波器设计 (13)第六章安装调试过程 (15)第七章EEPROM辅助调试 (16)7.1 EEPROM概述 (16)7.2 EEPROM擦除和编程步骤 (16)7.3 EEPROM编程命令字及其含义 (17)7.4 EEPROM使用中可能遇到的问题进行说明 (17)7.4.1如何修改ROM/RAM/EEPROM的地址 (17)7.4.2 如何将EEPROM中的数据读出 (18)第八章模型车主要技术参数说明 (19)第九章总结 (20)1第一章引言全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛已经成功举办过两届了，智能汽车的速度越来越快，技术也越来越高。
飞思卡尔智能车比赛技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校：北京理工大学队伍名称：傲雄车队参赛队员：刘鑫杨磊韩立博带队教师：张幽彤冬雷关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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：刘鑫杨磊韩立博带队教师签名：张幽彤日期：2008.8.20摘要本文介绍了北理傲雄车队队员们在准备第三届Freescale智能车大赛过程中的工作成果。
智能车的硬件平台采用带MC9S12DP512处理器的S12环境，软件平台为CodeWarrior IDE 4.6开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的1：10 的仿真车模。
文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。
整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。
为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行升级，结合Labview 仿真平台进行了大量底层和上层测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
关键字：智能车，激光管，PID控制第一章引言 11.1 赛事介绍 11.2 方案介绍 11.3 技术报告内容安排 2第二章技术方案概要说明3第三章机械设计43.1 PCB板的安装 43.2 前轮参数调整 53.3 舵机的升高方案 63.4 齿轮传动机构调整73.5 速度传感器的安装固定73.6. 后轮差速机构调整8第四章硬件电路设计94.1 S12单片机最小系统94.2 路线识别电路设计124.3 电源管理电路设计144.4 电机驱动电路设计154.5 串行通讯接口电路154.6 速度检测模块164.7 现场调试模块17第五章软件设计195.1 主程序设计 195.2 总体控制流程图 195.3 工作原理205.4.1 PID控制205.4.2 PID参数的整定 215.5 小车控制策略225.6 软件开发环境22第六章模型车各项参数266.1 车模基本尺寸266.2 电路功耗及电容总容量266.3 传感器及伺服电机数量266.4 赛道信息检测精度、频率 26第七章结论277.1 本系统的所具有的特点277.2 本系统存在的问题277.3 本系统可行的改进措施28参考文献29附录A 模型车控制主程序代码I第一章引言1.1 赛事介绍受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导分委员负责主办全国大学生智能车竞赛。
飞思卡尔杯全国大学生智能汽车邀请赛北理风行者车队技术报告
速度检测模块由 S12 的增强型捕捉计数模块、传感器和外围电路组成，通过 检测赛车的实时车速为赛车的车速控制提供控制量。
2.3 智能车系统软件结构设计
如果说系统硬件对于智能车来说是它的骨架和躯体，那么软件算法就是它的 思想。软件算法的优劣直接体现了智能车辆的“智能”高低。所以软件系统对于智 能车来说至关重要。 首先，赛车系统通过路径识别模块获取前方黑色引导线的信息， 同时通过速度检测模块实时获取赛车的速度。 利用连续路径识别算法求得赛车与黑 线位置的偏差，接着采用 P 方法对舵机进行控制，根据检测到的实时车速，结合模 糊控制策略对赛车速度进行恰当的控制调整，使赛车在符合比赛规则情况下沿赛道
50cm 316mm 172m 18/76
图 3.1 模型车的底盘结构
3.2 智能车运动学状态方程
在只考虑车辆的平面运动情况下，当转向时，车辆只做平面运动及平面旋转 运动，如图 3.2、3.3 所示。
Vf Vr
w
L
图 3.2 小车转向示意图
R
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图 3.3 转向平面图
2 w
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由角速度的定义可知
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以智能汽车为研究背景的科技创意性制作，是一种具有探索性的工程实践活 动，其本质也是人类创造有用人工物的一种训练性实践，其过程属性是综合，而结 果属性很可能是创造。通过竞赛，参赛的同学们培养了对已学过的基础与专业理论 知识与实验的综合运用的能力；带着背景对象中的各种新问题，学习控制、模式识 别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科新知识，包括来自不同学科 背景大学生的相互学习，逐渐学会了在学科交叉、集成基础上的综合运用；若是以 实用为目的，还必须考虑考虑可靠性、寿命、外观工业设计、集成科学与非科学， 在具体约束条件下融合形成整体的综合运用。这样的训练是很有意义的。
“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
飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告_摄像头组
第十届"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：电子科技大学摘要本文设计的智能车系统以MK60DN512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过CMOS摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过编码器检测模型车的实时速度，使用PID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。
关键字：MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PIDAbstractIn this paper we will design a smart car system based on MK60DN512ZVLQ10as the micro-controller unit. We use a CMOS image sensor to obtain lane image information. Then convert the original image into the binary image by the analog comparator circuit in order to extract black guide line for track identification. An inferred sensor is used to measure the car`s moving speed. We use PID control method to adjust the rotate speed of driving electromotor and direction of steering electromotor, to achieve the closed-loop control for the speed and direction.Keywords: MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PID目录摘要 (II)Abstract (III)目录............................................................................................................................ I V 引言.. (1)第一章系统总体设计 (2)1.1系统概述 (2)1.2整车布局 (3)第二章机械系统设计及实现 (4)2.1智能车机械参数调节 (4)2.1.1 前轮调整 (4)2.1.2其他部分调整 (6)2.2底盘高度的调整 (7)2.3编码器的安装 (7)2.4舵机转向结构的调整 (8)2.5摄像头的安装 (9)第三章硬件系统设计及实现 (11)3.1 MK60DN512ZVLL10主控模块 (12)3.2电源管理模块 (12)3.3 摄像头模块 (14)3.4电机驱动模块 (15)3.5测速模块 (16)3.6陀螺仪模块 (16)3.7灯塔检测模块 (16)3.8辅助调试模块 (17)第四章软件系统设计及实现 (19)4.1赛道中心线提取及优化处理 (19)4.1.1原始图像的特点 (19)4.1.2赛道边沿提取 (20)4.1.3推算中心 (21)4.1.4路径选择 (23)4.2 PID 控制算法介绍 (23)4.2.1位置式PID (24)4.2.2增量式PID (25)4.2.3 PID参数整定 (25)4.3转向舵机的PID控制算法 (25)4.4驱动电机的PID控制算法 (26)第五章系统开发及调试工具 (27)5.1开发工具 (27)5.2上位机图像调试 (27)5.3SD卡模块 (27)5.3.1SD卡介绍 (27)5.3.2 SPI总线介绍 (28)5.3.3软件实现 (28)第六章模型车的主要技术参数 (30)结论 (31)参考文献 (I)附录A：电原理图 (II)附录B：程序源代码................................................................................................... I V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。
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。
华南理工大学飞华队技术报告
[1]邵贝贝，单片机嵌入式应用的在线开发方法，北京：清华大学出版社，2004
[2]卓晴，黄开胜，邵贝贝，学做智能车——挑战“飞思卡尔”杯，北京：北京航空航天大学出版社，2007
[3]张巍，陈威，关新，基于面阵CCD的图像处理研究，北京航空航天大学，2006
[4]邱建，刘文权，郭小勤，基于CCD图像的模型小车系统转向控制研究，深圳大学，2006
在该系统中，为了提高速度控制的特性，以自适应模糊控制器给定作为速度的给定值，通过编码器反馈实际速度，求出速度误差后通过PID控制器算出控制量，再设定相关定时器的寄存器，以提供相应的PWM信号给大功率MOS管搭建的H桥，从而达到驱动电机的目的。
PID控制在电机转速控制这个方面已经是比较成熟的技术，很多文献中都能找到相关的控制实例和经验，所以使用起来方便有效。通过对速度的闭环控制，可以有效地使巡线机器人的速度设定在最佳的速度上，而不受电池电压和转向时阻力力矩增加带来的扰动。具体的参数调试方法和算法实现可以参考相关文献和著作，这里不作详细叙述。图4-4为数字PID控制方框图。
4-2图像处理部分结构框图
4.2
控制器的设计主要是自适应模糊控制器的设计和底层的速度PID控制器。
1、自适应模糊控制器
图4-3自适应模糊控制器示意图
传统的PI D控制精度高,不需要精确的数学模型,但参数的整定至关重要,对于高速运动的巡线机器人这种高实时要求的非线性系统，很难到达理想的动态性能和实现系统稳定，采用传统的PID控制方式很难满足实时性控制的要求。模糊控制作为智能控制算法中一种,具有不要求精确的数学模型,人机对话能力较强,能够方便地将专家的经验与思考加入到知识模型中等优点，十分适合巡线机器人这种时变的、非线性的、高实时响应的系统。为了获得良好的控制效果，必须要求模糊控制具有较完善的控制规则，这些控制规则是人们对被控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而，由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素，造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善，都会不同程度的影响控制效果。为了弥补这个不足，自然就考虑到模糊控制器应向着自适应、自组织、自学习方向发展，使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动地调整、修改和完善，从而增强了模糊控制器的自适应能力，提高了控制系统的动静态性能和鲁棒性，使系统的控制性能不断完善。综上所述，采用自适应模糊控制算法作为智能巡线机器人的控制方案，使模糊控制规则可以得到在线调整，改善了模糊控制的效果，提高了系统的性能，可使系统达到最佳的控制效果，较为合适。
(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。
智能车电磁组技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：队伍名称：参赛队员：带队教师：关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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：目录第一章引言 (1)第二章机械结构部分 (2)2.1 舵机的固定与安装 (2)2.2 前轮的调整 (1)2.3 差速的调整 (1)2.4 整车重心的调整 (1)第三章传感器的选择和布局 (1)3.1 传感器的选择 (1)3.2 电磁感应线圈在磁场中的特性 (2)3.3 传感器布局 (1)3.3.1确定导线位置布局 (1)3.3.2前瞻设计 (1)第四章硬件电路模块 (1)4.1 控制器模块 (1)4.2 路径识别模块 (1)4.2.1感应线圈 (1)4.2.2信号选频放大 (1)4.2.3检波整流 (1)4.3 电源模块 (1)4.4 测速模块 (1)4.5 舵机使能控制电路 (1)4.6 电机驱动模块 (1)4.7 起跑线检测模块 (1)4.8 LCD液晶显示与键盘模块 (2)第五章智能车软件设计 (1)5.1 控制总流程 (1)5.2 导线位置提取 (1)5.3 系统控制算法 (1)5.3.1数字PID控制 (1)5.3.2转向控制算法 (1)5.3.3电机控制算法 (1)第六章开发与调试 (1)第七章智能车技术参数说明 (1)第八章鸣谢 (1)第九章总结 (1)参考文献 (1)附录A 程序代码 (1)第一章引言本智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12XS128作为唯一的核心控制单元，采用电感线圈和干簧管获取道路信息，通过设计简单的PID速度控制器和简单的PID方向控制器实时调整小车的速度与转角。
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。
LCR技术报告
牛记朋
徐天昊
带队教师签名：田雨
日期：8月11日
1.1 大赛介绍
全国大学生智能汽车竞赛原则上该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定范围内的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、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，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，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专业的创意性比赛。该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、公平、公正的原则，保证竞赛向健康、普及，持续的方向发展。
图3.1.1主板电路
3.2 传感器模块
线性CCD是光电组小车最重要的模块之一，能够分辨白色的赛道及黑色的边线，对道路状况的检测起着至关重要的作用。
TSL1401线性CCD传感器包含128个线性排列的光电二极管。每个光电二极管都有各自的积分电路，以下我们将此电路统称为像素。每个像素所采集的图像灰度值与它所感知的光强和积分时间成正比。
void PWM_Init(void)
{
PWME = 0x00; //输出通道使能位。1可对外输出波形；0不能对外输出波形。设置之前先禁止PWM[ 2 5 6 7]
PWMPOL = 0xff; //通道对外输出波形先是高电平然后再变为低电平
PWMCLK = 0xff; //用clock_A,clock_B
图2.4.2推力轴承
本智能车硬件系统以稳定为设计的原则，在有限的条件下做到最好。单片机采用MC9S12XS128。使用LM2940-5为各个模块供电，电机驱动使用芯片BTS7970。调试过程中，采用OLED、蓝牙等模块辅助，方便小车的调试。本章均有详细介绍。
Fly-D技术报告
第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告学 校： 广东海洋大学队伍名称： Fly-D队参赛队员： 刘诗恒易阳威赵圣麟带队教师： 谢仕义王 慧关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于保留、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：摘要本技术报告主要讨论了基于Freescale公司的XS128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理，将从机械结构设计，硬件电路设计，软件算法设计以及调试经验等四个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。
该车主要由摇头伺服电机和激光传感器构成的道路检测随动子系统，驱动电机以及机械传动齿轮构成的动力子系统，连杆机构以及转向伺服电机构成的转向子系统，速度检测系统以及以XS128为中心的电路子系统构成。
结合软件PID 控制理论完成了智能车自主巡线的功能。
在调试过程中主要应用LABVIEW处理无线串口模块发回的数据可以使调试过程更加得心应手。
关键词：Freescale 智能车巡线PID 激光传感器AbstractIn this essay，we mainly discuss the philosophy and designing experiences of self-directed smart vehicle model based on the chip XS128 produced by Freecale company. The passage is consisted of four parts which are the designing of mechanical mechanism, the designing of circuit, the designing of program and some experiences of debugging.The servo subsystem formed by servo motor which is used to control the direction of laser sensor, the driver subsystem formed by DC-motor and the mechanism of gears, the directing subsystem formed by the other servo motor and the mechanism of connecting bar, the speed detecting subsystem and the circuit subsystem finally form the whole vehicle model. With the help of PID theory, we accomplish the mission and made a self-directed smart car.During the period of debugging, we use Lab-view to process the data got from wireless module which makes things easier.Key words: Freescale, smart car, self-directed, laser sensor目录关于技术报告和研究论文使用授权的说明 (II)摘要 (III)第一章引言 ............................................................................................................................... - 1 - 第二章硬件系统的选择与确定 ............................................................................................... - 2 -2.1 电源管理 ...................................................................................................................... - 2 -2.2 电机驱动模块 .............................................................................................................. - 4 -2.3 巡线传感器模块 .......................................................................................................... - 6 -2.4 速度测量模块 .............................................................................................................. - 9 -2.5 随动舵机的选择 ........................................................................................................ - 13 -2.6 人机交互界面 ............................................................................................................ - 15 -2.7 PCB设计 ...................................................................................................................... - 16 -2.8 元器件与模块的选择 ................................................................................................ - 17 - 第三章各模块安装与机械改装 ............................................................................................. - 19 -3.1 各个模块的安装 ........................................................................................................ - 19 -3.1.1 主控板的安放 ................................................................................................. - 19 -3.1.2 随动舵机与激光传模块的放置...................................................................... - 19 -3.1.3 转向舵机的安放 ............................................................................................. - 20 -3.1.4 编码器的安置 ................................................................................................. - 20 -3.2 机械部分调整 ............................................................................................................ - 21 -3.2.1 前轮倾角调整 ............................................................................................... - 21 -3.2.2 差速机构调整 ............................................................................................... - 22 - 第四章车模整体控制策略介绍 ............................................................................................. - 24 -4.1 转向舵机控制算法 .................................................................................................... - 24 -4.2 电机速度控制算法 .................................................................................................... - 25 -4.3 应对虚线的控制策略 ................................................................................................ - 25 - 第五章赛道与场地 ................................................................................................................. - 29 - 第六章开发工具和调试过程 ................................................................................................. - 31 - 第七章模型车主要参数说明 ................................................................................................. - 33 - 第八章 总结 ............................................................................................................................. - 35 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 36 - 附录核心部分源代码 ........................................................................................................... - 37 -第一章 引言智能车的制作是个漫长的学习过程，在这个过程中，从理论到实践，从硬件到软件，大家都有很大的提高。
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第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：武汉科技大学队伍名称：首安二队参赛队员：韦天肖杨吴光星带队**：**0敏I关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第九届“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：II目录第一章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 内容分布 (1)第二章系统总体设计 (2)2.1 设计概述 (3)2.2 控制芯片的选择 (3)2.3 线性 CCD 检测的基本原理 (3)2.3 系统结构 (5)第三章机械系统设计 (7)3.1 底盘加固 (7)3.2 轮胎处理 (7)3.3 四轮定位 (8)3.4 差速器的调整 (12)3.5 舵机的安装 (13)3.6 保护杆的安装 (15)3.7 CCD的安装 (16)3.8 编码器的安装 (17)3.9 检测起跑线光电管及加速度计陀螺仪的安装 (18)第四章硬件系统设计 (19)4.1 最小系统版 (20)4.2 电源模块 (21)4.3 CCD模块 (22)4.4 驱动桥模块 (23)4.5 车身姿态检测模块 (24)4.7 测速模块 (24)4.8 OLED液晶屏及按键、拨码 (25)第5章程序设计 (27)III5.1 阈值计算 (27)5.2 赛道判别 (28)5.3 舵机控制 (28)5.4 电机控制 (29)5.5 PID 介绍 (30)第六章相关工具介绍 (32)6.1 软件开发平台 (32)6.2 蓝牙模块及超级示波器 (35)第七章车模主要技术参数说明 (37)第八章总结 (38)IV第一章引言1.1 概述全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛，以“立足培养、重在参与、鼓励探索，追求卓越”为宗旨，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神。
该项竞赛以智能自循迹小车作为载体，以小车的速度、智能启停能力和自主寻路及处理能力作为考核标准，其中由组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，并规定使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位或32位微控制器作为核心控制模块，再加上限定范围的传感器，由各队队员自主完成硬件电路设计、系统软件设计和机械结构改装，经调试后到规定地点进行比赛。
整个系统涵盖了机械、电子、电气、传感、计算机、自动化控制等多方面知识，具有很强的实际考核意义。
这届光电组使用B型车模，但与以往不同的是，改掉了以往摩擦力大的轮胎，禁止使用轮胎橡胶套，而摩擦力又是保证车速的重要因素。
在这份报告中，我们将从总体方案、机械、硬件、算法等方面详细介绍我们的智能车系统。
1.2 内容分布本技术报告采用先总后分的结构，先对系统总体设计进行介绍，然后依次详述车体机械结构、硬件电路和控制算法（软件）三部分。
本报告的具体组织方式如下。
第一章引言，概述飞思卡尔竞赛背景及技术报告内容；第二章系统总体设计，主要介绍了智能车的总体设计思路及相关原理；第三章车体机械结构设计，主要包括底盘加固、轮胎处理、四轮定位、差速器的调整、舵机的安装等第四章硬件系统设计，主要包括单片机模块、电源模块、CCD模块、电机驱动模块、车身姿态检测模块测速模块、辅助调试模块等。
- 1 -第五章程序设计，包括阈值计算、赛道判别、舵机和电机的控制；第六章系统开发工具介绍，介绍了DXP，IAR workbench等。
第七章车模主要技术参数。
第八章总结本设计的主要特点以及在设计过程中遇到的问题和解决办法。
- 2 -第二章系统总体设计2.1设计概述CCD 采集赛道信息后传送给 MK60FX512 控制器处理后，控制器根据赛道信息控制舵机打角及电机转速，让智能汽车能准确的在赛道上前进。
车上装载了OLED屏及蜂鸣器，方便观察参数的设定，及特殊赛道元素是否判断准确，极大的方便调试。
另外主板上留有蓝牙接口，以便观察小车在行驶过程中的一些变量，例如电池电压，行驶速度，车身角度等数据。
2.2控制芯片的选择根据赛事组委会的统一要求，参赛队伍可以选用的微控制器芯片包括飞思卡尔公司提供的32位Kinetics等系列以及16位微控制器和8位微控制器系列。
作为智能车控制的核心，无疑，MCU的选择是至关重要的，将直接影响到硬件电路的搭建以及程序的整体架构。
我们是光电组，需要处理的内容包括陀螺仪、加速度计和3个线性CCD，数据采集频率较高，于是我们选择了MK60FX512。
2.3线性CCD的基本检测原理本次大赛，根据竞赛秘书处的指定要求，光电平衡组采用的是Texas公司生产的Tsl1401系列的线性CCD。
如下图：- 3 -图2.1 Tsl1401内部结构图这种线性CCD包括一个1×128阵列的光电二极管，相关的电荷放大器电路和一个具有能够同时对128个像素点开始曝光、停止曝光的内部像素数据保持功能的电路，该传感器的内部控制逻辑要求只有一个串行输入（SI）和一个时钟信号输入端（CLK），一个AO口依次输出各像素点的模拟量的电压值信号。
当曝光时间过短时，采的像素点电压值会整体很低，不足以提取出真实的赛道信息，然而当曝光时间过长时，采的像素点电压值又会过高，达到输出的饱和状态，可以看到，曝光时间的确定对提取稳定、真实的赛道信息是一个很关键的因素。
参考往届技术报告，结合考虑程序处理时间，我们决定将曝光时间定为8ms，采集的数据稳定，不会出现明显的波动，能够抵抗环境的干扰。
- 4 -2.4 系统结构为了保证小车既能稳定运行，又能提升速度，我们需要使整个系统控制具有良好的实时性和周期性，因此除了既要能实现功能的完整性，还要使其能够在既定的时间里稳定执行相应的任务，在设计时，需要用到定时器中断来完成。
然而，在设计时，毕竟中断时间有限，不能将所有的执行程序都放入中断。
所以在程序执行时，从主函数开始，首先完成对系统资源的初始化设定，然后打开定时中断，再进入一个主循环函数，在该循环函数中是一些对控制实时性要求不高或使用频率较低的辅助性函数，如液晶显示屏显示、拨码及按键情况扫描等函数，主要是在中断函数执行完后的空余时间里执行，我们可以将其称为后台。
而对于其他需要具有较好的周期性和实时性的控制类函数，则主要放在了定时中断函数里面，如信号采集、信号处理、控制运算、控制输出等子函数，这样以保证系统运行的稳定性，可以将其称作为前台。
这样既可以提高执行效率，又可以对各个部分做到精确的控制。
图2.2主循环结构图- 5 -中断结构图进中断AD 采集及数据处理制度向速方出中断图2.3中断结构图- 6 -第三章机械系统设计在小车的调试过程中，我们发现前期车速较低时，对小车的机械结构要求并不高，越是到后期，车速较高的时候，对机械结构要求很高。
为了保证小车能在高速的情况下能稳定行驶，我们在规则的约束下，尽量改造小车，提高车模整体精度，减轻车身重量，最大程度优化小车的机械结构。
因此，我们队小车进行了多方面的改造。
3.1 底盘加固原装B型车模后悬挂底板与底盘采用的是活动柔性连接，但这种方式会占用底盘空间，并且小车在行驶过程中具有不可控因素，行驶不稳定，于是小组决定改掉这种结构，采用刚性连接，使后悬挂底盘与底盘成为整体。
对于前轮的前摆臂处增加垫盘，调整后轮轴固定座方向，使底盘尽量低，降低车身重心，这对智能车降速转弯及通过障碍物时非常有利。
0 3.1 电机连板 CAD 图3.2轮胎处理摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力两种。
小车在直道前进时，受到的主要是静摩擦力，静摩擦力越小，说明小车前进阻力越小；在转弯处，小车受到的7摩擦力主要为静摩擦力，轮胎与赛道接触为小车提供的静摩擦力越大，小车在转弯处稳定通过的速度也就越大。
F = m v2（F：静摩擦力所提供的向心力；m：小车质量；v：小车r转弯处的线速度即稳定速度；r：小车的转弯半径。
）同时减轻车身重量也能提高转弯处的稳定速度。
这届的轮胎处理是一个棘手的问题，不能对轮胎过度打磨，禁止使用轮胎橡胶套，还对轮胎粘性有限制。
我们对轮胎最初的处理采用自然打磨法，小车在光滑的地板上跑一段时间后，轮胎表面的轮胎渣就会被磨掉，变得光滑平整，在跑道上轮胎效果较好。
但是小车行驶时间加长后，轮胎问题又会出现。
这种方法不仅麻烦，还会因为打磨频繁，缩短轮胎的使用寿命。
轮胎摩擦力变差的原因，主要是轮胎表面起渣，导致轮胎与赛道表面不能良好的接触。
我们用水洗干净轮胎表面的物资，用毛糙的毛巾使劲擦拭轮胎表面，是表面尽量平整。
实际验证这种对轮胎的处理方法有较好的效果。
3.3四轮定位汽车的转向车轮、转向节和前轴三者之间的安装具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装叫做转向车轮定位，也称前轮定位。
前轮定位包括主销后倾（角、）主销内倾（角、）前轮外倾（角）和前轮前束四个内容。
主销后倾角从侧面看车轮，转向主销(车轮转向时的旋转中心)向后倾倒，称为主销后倾角。
设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离(称作主销纵倾移距，与自行车的前轮叉梁向后倾斜的原理相同)，使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被向后拉，使车轮的方向自然朝向行驶方向。
设定很大的主销后倾角可提高直线行驶性能，同时主销纵倾移距也增大。
主销纵倾移距过大，会使转向盘沉重，而且由于路面干扰而加剧车轮的前后颠簸。
8图3.2主销后倾结构示意图主销内倾角从车前后方向看轮胎时，主销轴向车身内侧倾斜，该角度称为主销内倾角。
当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车轮回复到原来中间位置的效应，因而方向盘复位容易。
此外，主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小，从而减小转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。
但主销内倾角也不宜过大，否则加速了轮胎的磨损。
9图3.3主销内倾结构示意图前轮外倾从前后方向看车轮时，轮胎并非垂直安装，而是稍微倾倒呈现“八”字形张开，称为负外倾，而朝反方向张开时称正外倾。
使用斜线轮胎的鼎盛时期，由于使轮胎倾斜触地便于方向盘的操作，所以外倾角设得比较大。
汽车一般将外倾角设定得很小，接近垂直。
汽车装用扁平子午线轮胎不断普及，由于子午线轮胎的特性(轮胎花纹刚性大，外胎面宽)，若设定大外倾角会使轮胎磨偏，降低轮胎摩擦力。