飞思卡尔智能车设计方案
飞思卡尔单片机智能汽车设计方案
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 Machinesin FuanCityAuthor：Yao fangTutor：Ma shuhuaAbstractFujianFuanCity industry of electric motor and electrical equipment is the one of the most representative phenomenon of industry cluster in FujianProvince 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 ".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11.1智能车竞赛背景介绍11.2智能车系统设计思路及方案分析21.3系统整体设计结构图32 机械结构的调整与设计32.1机械安装结构调整42.2舵机安装方式的调整42.3摄像头的安装52.4测速码盘的安装52.5前轮倾角的调整62.6地盘高度的调整72.7齿轮传动机构及后轮差速的调整73 硬件电路的设计与实现83.1硬件电路设计方案83.2硬件电路的实现83.2.1 以S12为核心的单片机最小系统83.2.2 主板133.2.3 电机驱动电路183.2.4 摄像头233.2.5 速度传感器243.2.6 加速度传感器243.2.7 去抖动电路254 软件系统设计与实现274.1软件系统结构方案选择274.2软件主流程274.3端口分配284.4底层驱动程序设计294.4.1 时钟模块294.4.2 PWM模块304.4.3 外部中断模块304.4.4 ECT模块314.4.5 AD模块314.4.6 串口模块324.4.7 普通IO模块324.4.8 实时中断334.5图像信息处理及道路识别程序设计334.5.1 赛道提取算法344.5.2 有一定抗干扰和抗反光能力的黑线提取算法364.5.3 道路识别算法384.6起跑线识别程序设计394.7车体控制程序设计404.7.1 舵机控制算法404.7.2 速度控制算法42结论42致谢43参考资料43附录44附录A441 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）。
(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。
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。
飞思卡尔设计方案
目录一.系统整体框图 (3)二.各模块电路 (3)三.材料清单 (11)四.赛道分析 (12)五.PID算法 (14)六.软件介绍 (17)七.程序分析 (20)八.结束语 (24)一.系统整体框图二．各模块电路1电源模块大赛提供的是7.2V的镍镉可充电电池，而单片机，方向传感器，速度传感器，使用的是5V电源，舵机使用的是6v电源，这就需要把7.2V分别经稳压电路转换为5V 、6V我们分别使用如下电路。
2）6V稳压电路作为智能车的动力来源，电池性能的好坏直接影响到整个车的运动效果，因此正确使用电池就非常重要，因此我们对电池的正确管理和合理使用采取了如下方案：2电机模块对于电机的驱动我们采用了两片MC33886级联的形式以增加它的驱动能力，通过两路PWM信号来控制，可以实现电机的正反转。
在编程的时候通过改变PWM的占空比来控制电机加速减速，对于MC33886使用时会发热的现象，我们对MC33886才用安装散热片的方法，经我们查阅资料可得这种方法效果很好。
MC33886驱动电路：3显示模块在调试过程中，为了方便观察小车的状态（例如小车的行驶速度等），我们安装了4个8断数码管显示电路，此模块可以更具实际情况选择是否连接。
4舵机模块舵机的工作频率为50Hz,但由于小车的速度太快，工作在这种频率下舵机的响应速度太慢不能满足要求，经我们查阅资料可得，舵机在100Hz的情况下仍可以很好的工作，并且可以满足小车快速行驶时对舵机响应较快的要求，因此在编写程序时我们把控制舵机的PWM 信号的频率设置为100Hz，这样就满足了要求。
此外为了提高舵机的响应速度，我们还采用了如下方案：1）正极串联一个二极管。
2）把舵机的臂加长。
等等。
下面我们列出了一种舵机的基本参数，和如何通过编程的方法来控制舵机调整方向。
舵机控制5测速模块测速的方法有很多，例如光电编码器，霍尔传感器……我们使用的是霍尔传感器来测量速度，如图当小车转动一周，霍尔开关将输入2个脉冲到单片机。
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。
基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计
基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计摘要飞思卡尔智能车大赛是面向全国大学生举办的应用型比赛，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能力的科技活动。
大赛主要是要求小车自主循迹并在最短时间内走完整个赛道。
针对小车所安装传感器的不同，大赛分为光电组、电磁组和摄像头组。
本文介绍了本院自动化系第一届大学生智能汽车竟赛的智能车系统。
包括总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统的调试与分析。
机械结构设计部分主要介绍了对车模的改进，以及舵机随动系统的机械结构。
硬件电路设计部分主要介绍了智能车系统的硬件电路设计，包括原理图和PCB设计智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。
该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，使用激光传感器检测道路信息使小车实现自主循迹的功能关键字：飞思卡尔智能车 STM32F103C8T6 激光传感器第一章概述1.1专业课程设计题目基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计1.2专业课程设计的目的与内容1.2.1目的让学生运用所学的计算机、传感器、电子电路、自动控制等知识，在老师的指导下，结合飞思卡尔智能车的设计独立地开展自动化专业的综合设计与实验，锻炼学生对实际问题的分析和解决能力，提高工程意识，为以后的毕业设计和今后从事相关工作打下一定的基础。
1.2.2内容本次智能车大赛分为光电组和创新做，我们选择光电组小车完成循迹功能。
该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，我们对系统进行了创造性的优化：其一，硬件上采用激光传感器的方案，软件上采用keil开发环境进行调试、算法、弯道预判。
其二，传感器可以随动跟线，提高了检测范围。
其三，独立设计了控制电路板，充分利用STM32单片机现有模块进行编程，同时拨码开关、状态指示灯等方便了算法调试。
飞思卡尔智能车新手入门解决方案
目录目录 (1前言 (3一、基于飞思卡尔芯片的智能循迹车 (11、智能循迹车简介 (12、摄像头组方案 (1(1CMOS模拟摄像头 (2(2CMOS数字摄像头 (33、光电组方案 (4(1红外传感器 (4(2激光传感器 (64、电磁组方案 (10(1工型电感传感器 (10(2色环电感传感器 (10(3硬件设计 (105、道路识别策略 (11(1摄像头信号采集 (12(2红外传感器信号采集 (13(3电磁传感器信号采集 (136、电机驱动 (147、速度检测 (168、调试策略 (17(1速度调试(以摄像头组为例子 (17(2综合调试 (18二、入门级别智能车方案——基于STC89C52单片机智能小车 (191、简介 (192、方案 (19(1基于红外传感器循迹方案 (19(2基于激光传感器循迹方案 (203、利用中断调制PWM占空比驱动直流电机 (23 (1直流电机的实物图片 (23(2直流电机的介绍 (23(3直流电机的驱动 (234、利于中断调制PWM占空比驱动舵机摇头 (24 1、舵机的原理及其应用 (24(1舵机的实物图片: (24(2舵机的介绍 (25(3舵机的工作原理 (255、数码管显示 (251、数码管原理 (256、LED流水灯控制 (27LED灯参考电路图 (277、液晶显示 (28(11602液晶显示 (28a主要技术参数 (28b信号接脚 (29c基本操作时序 (29d电路图接法 (29(212864液晶显示 (30a主要技术参数 (30b信号接脚 (30c基本操作时序 (30d电路图接法 (318、ADC0804 (319、DAC0832 (3210、I2C总线 (3411、矩阵控制 (3512、蜂鸣器控制 (36前言智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。
人工智能在机电一体化及自动控制领域日益得到重视,现阶段在机电一体化及自动化专业教学方式上,部分院校较重视实践而轻理论,部分院校较重视理论而轻实践,但有一个共同点就是:通过一些相关技能竞赛能够有效地提高学生的综合能力,在比赛过程中充分锻炼了参赛者理论知识和实操能力;如:飞思卡尔智能汽车竞赛,电子设计竞赛,机械创新设计竞赛,瑞萨竞赛等。
基于“飞思卡尔”单片机的重力感应遥控车设计
郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题目基于“飞思卡尔”单片学生姓名机的遥控车设计屈鹏专业班级学号电气工程及其自动化09-1班540901020134院（系）电气信息工程学院指导教师曹卫锋完成时间 2013年06月 01日郑州轻工业学院电气信息工程学院本科毕业设计任务书题目 基于“飞思卡尔”单片机的遥控车设计专业电气工程及其自动化 学号 540901020134姓名 屈 鹏主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：设计要求学生制作一个能够通过遥控指挥小车前进、倒退、左转和右转的四轮小车。
本设计要求学生自主构思控制方案进行系统设计，包括无线信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成遥控车的工程制作及调试。
基本要求：① 熟练掌握飞思卡尔单片机原理及编程②设计单片机最小系统电路③智能车动力电机驱动电路④设计转向舵机控制电路⑤完成整个智能小车系统调试主要参考资料：[1] 马忠梅等编. 单片机的C 语言应用程序设计[M].北航出版社，1998.[2] 马淑华等编.单片机原理与接口技术[M]. 北京邮电大学出版社.2005.[3] 飞思卡尔公司编. 飞思卡尔单片机数据手册，2012.完 成 期 限：2013年 1月 7 日2013.01 ～ 2013.06指导教师签名：专业负责人签名：基于“飞思卡尔”单片机的遥控车设计摘要传统遥控车是利用遥控器的摇杆来控制小车前进、后退、左转和右转，然而经常玩遥控车会导致儿童手指骨骼生长变形，大拇指上肌肉拉伤等各种问题，为解决上述问题，设计了一款新型的遥控车。
本设计的遥控器采用STC单片机为控制核心，采用三轴加速度计的重力感应信号作为遥控车的控制信息，NRF2401无线传输模块作为无线发射单元将控制信息发送给小车，遥控车采用“飞思卡尔”公司的MC9S12XS128单片机为控制核心，采用NRF2401无线传输模块接收遥控器的控制信息，采用三路PWM控制小车的直流电机驱动和舵机驱动，分别实现小车的前进、后退和转向。
飞思卡尔赛车与机器视觉设计方案
飞思卡尔赛车及机器视觉设计方案第1章飞思卡尔赛车及机器视觉的概述1.1 智能车的研究背景1.1.1 智能车的发展历史1953 年，美国 Barrett Electric 公司制造了世界上第 1 台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”。
20 世纪 60 年代和 70 年代初，AGV 仍采用这种导向方式。
但是，20 世纪 70 年代中期，具有载货功能的 AGV 在欧洲得到了应用并被引入到美国。
这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。
在 20 世纪 70 年代和 80 年代初，AGV的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发。
在最近的 10-15 年里，各种新型 AGV 被广泛地应用于各个领域。
单元式 AGV主要用于短距离的物料运输并与自动化程度较高的加工设备组成柔性生产线，除此以外，AGV 还用于搬运体积和重量都很大的物品，尤其是在汽车制造过程中用多个载货平台式 AGV 组成移动式输送线，构成整车柔性装配生产线。
最近，小型 AGV 应用更为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。
AGV 从仅由大公司应用，正向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好。
至此出现了智能车的概念。
1.1.2 应用前景城市公共交通是与人民群众生产生活息息相关的重要基础设施。
然而，目前世界上许多大城市都面临着由私人汽车过度使用而带来的诸多问题，例如道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等，这些问题严重降低了城市生活的质量。
优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段。
国务院总理温家宝于 2005 年 10 月做出重要批示，要求优先发展城市公共交通，这是贯彻落实科学发展观和建设节约型社会的重要举措。
大容量城市公共交通，如地铁、轻轨等，其最大优点是空间利用率和能源利用率较高。
然而，由于缺乏足够的时间、空间、运力灵活性，在客流量不足的情况下，系统效率将大大降低，运营成本过高，难以大力推广和应用。
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。
飞思卡尔设计方案
飞思卡尔智能车设计方案一：项目名称：第五届飞思卡尔智能汽车。
二：设计要求：参考飞思卡尔智能车竞赛基本要求。
三：设计制作思路为了用单片机系统实现小车智能控制，本设计以MC9S12DG128为核心，附以外围电路，将摄像头传感器得到的图像信息进行综合判别和处理，并通过速度传感器获得当前车辆速度，然后发出指令给电机驱动器（包括舵机和驱动电机），控制小车，从而使小车能够快速、准确地识别特定路线行驶。
快速准确的图像分析处理、准确的实时速度控制、CPU的综合数据处理为小汽车实现自动加速、减速、限速、左转、右转提供了充分的保证。
通过组装车模、传感器的选择与布置、系统电路板的设计与安装、仿真软件的制作、安装与调试以及控制算法的调试等等，首先使智能车运行起来，由低速逐渐向高速过渡。
在实验的基础上不断发现问题，不断调试，不断解决问题，使智能车能够最大限度的沿着轨道快速、准确的行驶。
四：方案1.路径识别系统软硬件设计方案：§道路寻找软件设计由于每行搜索的是最黑点,因此可以将黑点的阈值稍稍扩大一点,即使远方的黑白不清,由于找的是最黑点因此还是可以提取出真确的黑线的.它的主要问题是,不一定每行都有符合要求的点,会造成一行丢失而失去后面的黑点.解决的方法是当发现一行丢失以后,不立即退出搜索,而是置一个丢失计数器,只有当丢失计数器的值连续累加到一定的阈值后才退出.当每次搜索到一行的黑线后看看丢失计数器是否为非零.若不是,则说明前面没有丢失行.若是,则说明前面有几行丢失了.我们可以根据这一行与上以有效行对中间的丢失行对中间的丢失行做一个线性化处理.然后清零丢失计数器.有了丢失计数器,我们可以对赛道的提取条件加以严格的限制,而不必担心黑线的漏检.比如我们可以严格限制黑线的宽度,这样我们可以很容易滤除看到大块的黑斑带来的干扰；对于上述的斜看十字交叉线的问题我们只要根据上一行的黑线严格限制下一行黑线出现范围便可轻松滤除.当然在发现丢失行以后对于下一行的搜索必需加大黑线搜索的范围,允许的连续丢失行越多则再次找回的黑线的可信度也就越低,在实际的提取过程中必须把握好这一阈值,使得即可以顺利找到前方的道路,又不至于误提取黑线.实际证明这种方法实现简单,可靠性也最高,黑线提取十分稳定。
飞思卡尔智能车
飞思卡尔智能车控制系统硬件设计硬件部分：电机舵机传感器车模电机：主要作用是产生驱动转矩，作为小车的动力源。
舵机：能够转舵并保持舵位的装置，也就是让小车拐弯的装置。
传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，在智能车中，最重要的传感器就是摄像头。
车模：智能车车架，包括底板、齿轮、车轮、电池等等。
主要内容：•MCU最小系统设计•电机及舵机驱动电路设计•光电检测电路原理与设计•图像检测原理与设计1．控制系统的构成一般控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
智能车中主要体现：光电器件或器件构成的寻线传感器。
用于操纵小车行走和转向的执行器。
根据传感器信息控制执行器动作的控制器。
三者之间的关系可用如下的关系图描述:飞思卡尔杯规定了比赛用车模、控制器所使用的MCU、执行器、传感器的数量等，比赛中硬件设计所涉及的主要工作是：•设计可靠的MCU控制电路；•执行器驱动电路；•传感器电路；(进行硬件设计的工具很多，建议使用Protel99SE，该软件易上手、效率高，可满足一般电路设计要求。
)MC9S12DG128 的封装2 .MCU最小系统设计MCU最小系统设计分为供电系统设计、复位系统设计、时钟电路设计、BDM调试接口设计、串口通讯设计。
2.1 MCU供电系统设计MCU正常工作需要合理供电，为获取良好的抗干扰能力，电源设计很重要。
针对此次比赛使用的电池和MCU，在供电系统设计中要充分考虑以下因素的影响：1.系统供电电源为7.2V镍氢电池组，不能直接为MCU及其它TTL电路供电。
2.为保证较高的行驶速度，驱动电机需使用电池组直接驱动，故电源电压波动较大。
3.转向用舵机工作电压为5V，其启动电流较大，如与MCU共用5V电源，会引入较大的干扰。
4.采用三端稳压器7805存在效率低、抗干扰能力差的缺点。
采用三端稳压器的电源设计:升降压开关稳压电路•MCU供电飞思卡尔S12系列单片机采用了若干组电源，必须很好的对这些供电电源进行良好的滤波，才能设计出抗干扰能力强的控制器。
毕业设计(论文)--基于嵌入式stm32的飞思卡尔智能车设计
摘要飞思卡尔智能车大赛是面向全国大学生举办的应用型比赛，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能力的科技活动。
大赛主要是要求小车自主循迹并在最短时间内走完整个赛道。
针对小车所安装传感器的不同，大赛分为光电组、电磁组和摄像头组。
本文介绍了本院自动化系第一届大学生智能汽车竟赛的智能车系统。
包括总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统的调试与分析。
机械结构设计部分主要介绍了对车模的改进，以及舵机随动系统的机械结构。
硬件电路设计部分主要介绍了智能车系统的硬件电路设计，包括原理图和PCB设计智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。
该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，使用激光传感器检测道路信息使小车实现自主循迹的功能关键字：飞思卡尔智能车STM32F103C8T6 激光传感器第一章概述1.1专业课程设计题目基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计1.2专业课程设计的目的与内容1.2.1目的让学生运用所学的计算机、传感器、电子电路、自动控制等知识，在老师的指导下，结合飞思卡尔智能车的设计独立地开展自动化专业的综合设计与实验，锻炼学生对实际问题的分析和解决能力，提高工程意识，为以后的毕业设计和今后从事相关工作打下一定的基础。
1.2.2内容本次智能车大赛分为光电组和创新做，我们选择光电组小车完成循迹功能。
该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，我们对系统进行了创造性的优化：其一，硬件上采用激光传感器的方案，软件上采用keil开发环境进行调试、算法、弯道预判。
其二，传感器可以随动跟线，提高了检测范围。
其三，独立设计了控制电路板，充分利用STM32单片机现有模块进行编程，同时拨码开关、状态指示灯等方便了算法调试。
1.3方案的研讨与制定1.3.1传感器选择方案方案一：选用红外管作为赛道信息采集传感器。
基于“飞思卡尔”单片机MK60DN512ZVLQ10的智能车设计
成控制量 ， 对被控对象进行控制。在计算控制系统中， 采用数字 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器 ， 规律 为 ： ｅ （ ｋ ） ＝ｒ （ ｋ ） 一ｃ （ ｋ ） （ １ ）
决策， １ ９ ９ ９ ， １ ４ （ ２ ） ： １ ７ ７ — １ ８ ０ ． 图 １ 系 统 总体 结构 图 ３ 硬 件 电 路 设 计
硬件电路 主要包括最小系统板 ， 核心板和驱动板 。
３ ． １电源 模 块
供电分为四个部分 ： 电机驱动 、 核心板 、 舵机与摄像头 。电机驱 动 电压直接 由电池压提供 ， 选择 Ｌ Ｍ２ ９ ４ ０提供 ５ Ｖ稳 压 ， 线路简单 ， 稳 定 性 好 。选 择 Ｌ Ｍ２ ９ ４ １芯 片 作 为 ６ Ｖ稳 压 芯 片 给 舵 机 供 电 。 Ａ ＭＳ １ １ １ ７的线 性度好 ， 效 率高 ， 作为 ３ ． ３ Ｖ稳 压芯片 ， 给摄像 头和液
晶供 电。 ３ ． ２电机驱动模块 驱动电路的主要指标是 能通过 大电流 ， 因此选用极低导通阻抗 和转换速率快 的 Ｉ Ｒ Ｆ ３ ２ ０ ５为智能 车驱 动 电机提 供控制 和驱 动 。另
外， 设计栅极驱动 电路可以提高 Ｐ ＷＭ控制方式 的调制频率 ， 减少 电 枢 电流脉动 ， 提高 电路工作的可靠性 。 ４ 系统软件设计 软件包括图像采 集 、 图像处理 、 舵机 控制 、 电机速度控制 以及速
・
１ ０ ８ ・
科 技 论 坛
基于“ 飞思卡尔” 单片机Ｍ Ｋ ６ ０ Ｄ Ｎ ５ １ ２ Ｚ Ｖ Ｌ Ｑ １ ０ 的智能车设计
张 瑾 孟利利 梁剑飞 （ 扬 州大学 广陵学院。 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９ ）
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。
飞思卡尔智能车竞赛设计方案
飞思卡尔智能车竞赛设计方案清晨的阳光透过窗帘，洒在书桌上那厚厚一摞方案草稿上。
我泡了杯咖啡，打开电脑，准备着手写这个“飞思卡尔智能车竞赛设计方案”。
10年的方案写作经验告诉我，这是一个充满挑战的任务，但也是展示自己才华的舞台。
一、项目背景飞思卡尔智能车竞赛是一场针对大学生的科技竞赛，旨在培养创新精神和实践能力。
参赛队伍需要设计一款智能车，通过传感器、控制器、执行器等部件，使车辆在规定的赛道上自主行驶，完成各种任务。
这场比赛既考验技术，也考验团队协作。
二、设计方案1.车辆整体设计车辆整体设计要兼顾美观、实用和稳定性。
外观上，我们采用流线型设计，减少空气阻力；内部结构紧凑，降低重心，提高稳定性。
车辆尺寸符合比赛规定，确保在赛道上行驶自如。
2.传感器配置（1）激光雷达：用于实时获取车辆周围环境信息，绘制三维地图。
（2）摄像头：用于识别赛道标志、障碍物等。
（3）超声波传感器：用于检测前方障碍物距离，避免碰撞。
（4）红外传感器：用于检测赛道边缘，防止车辆出轨。
3.控制器设计（1）路径规划：根据传感器信息，实时规划车辆行驶路径。
（2）速度控制：根据赛道状况，调整车速，确保稳定行驶。
（3）避障策略：当检测到前方有障碍物时，及时调整行驶方向。
4.执行器设计（1）电机驱动：驱动车辆前进、后退、转向。
（2）舵机：用于调整摄像头角度，获取更多赛道信息。
（3）电磁阀：用于控制车辆制动。
三、团队协作一个优秀的团队是项目成功的关键。
我们团队成员各司其职，密切配合：1.项目经理：负责整体进度把控，协调各方资源。
2.硬件工程师：负责车辆整体设计和传感器、执行器选型。
3.软件工程师：负责控制器设计和程序编写。
4.测试工程师：负责车辆调试和性能测试。
四、项目实施1.初期准备：收集比赛相关信息，了解赛道状况，确定设计方案。
2.设计阶段：根据设计方案，绘制图纸，选型采购。
3.制作阶段：组装车辆，调试传感器、控制器和执行器。
4.测试阶段：进行多次试验，优化控制策略，提高车辆性能。
飞思卡尔智能车设计方案PPT课件
二值化处理
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图像去噪
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算法流程PID控制算法 Nhomakorabeau(k
)
Kp
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T Ti
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k 0
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j)
Td T
[e(k
)
e(k
1)]
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位置型算法流程图
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感谢您的观看！
第12页/共12页
起点
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规则要点：
• 1.循黑线（我们是沿着黑线行走） • 2.竞速 • 3.跑道有小s、大s、十字交叉（今年多了虚线） • 4.组别：电磁组、光电组、摄像头组
第2页/共12页
摄像头注意的地方：
• 摄像头选择——ccd、cmos、其他 • 感光灵敏度 • 动态性能 • 图像效果(视角\分辨率\帧频)) • 供电（12V、5V）
第3页/共12页
硬件部分
总体布局
电源分配
第4页/共12页
电机驱动部分
H桥
集成IC: L298、33886、其他
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电机驱动模块设计
•1.响应灵敏度（速度才是最重要的） •2.制动效果 •3.PCB线宽（电机启动电流很大）
第6页/共12页
黑线提取算法的基本思想：
a)直接利用原始图像逐行扫描，根据设定的阈值提取黑白跳变点； b) 黑线宽度有一个范围，在确定的黑线宽度范围内提取有效黑块，这样可 以滤除不在宽度范围内的黑点干扰； c) 利用黑线的连续性，根据上一行黑线中心的位置来确定本行求出的黑线 中心是否有效； d) 图像是远处小近处大，所以黑线宽度范围和前后行黑线中心的位置差别 都要动态调整； e) 求黑线中心时，因为近处的黑线稳定，远处黑线不稳定，所以采用由近 及远的办法； f) 图像数据量大，全部扫描一遍会浪费很多时间，利用前面已经求出的黑 线中心位置判断出黑线的趋势，从而推断出下一行的黑线大概位置，确 定出扫描范围，避免整行逐点扫描，节约时间； g) 提取出整场所有有效行的黑线中心后，根据预先设定好的权重计算出黑 线中心的加权平均，作为本场的黑线中心。
基于线性CCD的飞思卡尔智能车设计
Ｅ Ｃ Ｔ 模块就在脉冲累加模 式下对编码器产生的脉冲进行 累加 ， 而后在一 定时长 的定 时中断中将脉冲数转变 为后轮转速 。设 编码器采用 Ｘ 齿的齿轮 ， 后轮驱动为 ｙ 齿， 后轮周长 为 Ｚ 毫米 。 在 １ ０ ｍ ｓ的中断 内，编码器产生 ａ个脉冲 ，那么后轮转速 ｖ ， 见式 （ １ ）：
ｖ ＝ ａ ： ｌ ＝ ｙ 术 ｚ ／ ３ Ｏ Ｏ ０ ： ｌ ＝ ｘ （ １ ）
、
图１ Ｈ桥驱动电路原理 图 （ ２ ）测速模 块。测速 装置在 智能车 系统 中 占有 非常重 要 的地位 ，其要求 是分辨能力强 、精度 高和 检测 时间短 。从 精度要求来看 ，光 电编码器最 为合适 ，且集成性好 ，抗干 扰 能力强。最终采用 光电编码器作为系统 的测 速模块 。但体积 较大 ，会使 车重 增加 。根据 速 度控 制精 度 的要 求，采 用 了
３ ０ ０线 的编 码 器 。
二、软件 系统部分 智能车 的舵 机转 向以及速度控 制算法均采 用增量 式 Ｐ Ｉ Ｄ 算法。相 比于传 统的位置式 Ｐ Ｉ Ｄ算法 ，增 量式 Ｐ Ｉ Ｄ算法不 易 引起 积分饱和， 因此 能获得更好的控制 效果 。而且增量式 设 计只与本次 的偏差值 有关，与 阀门原来 的位 置无关 ，因而 能 快速 获得更精确 的调节量 。增量式算法中，只计算输 出增量 ， 误动作时影 响小 ，必 要时可加逻辑保 护，限制或禁止 故障时 的输 出，更有效地 防止智能车 出现 系统 事故 ，对智能 车起 到 了安全保护 的作用 。 我们着 重介绍基于 Ｃ Ｃ Ｄ的线性循迹 算法： 由于赛 道为 白 色背景两边是黑色边缘 ，又在赛道 中小 Ｓ部分增加 了虚线 ，使 提取 中心线更加的 困难 。要提取中心线必须先提取赛道边缘信 息，边缘的提取方法：一是采用跳变法 ，在二值化后的图像信 息中从 中间向两边寻找 由０ 到１ 的跳变点即为 白到黑的跳变沿， 此算法相对于图像二值化法较为可靠 ，抗干扰能力强，但是单 片机 资源开销较大 ， 运算 时间较长；二是采用跟踪边沿检测法， 当找到第一个正确 的跳变点后 ，根据 图像的连续性可预知下一 行跳变点的区域范 围并进行搜索，这样可以大大节省单片机 的 运行时间，但 同时也会 丢失许多赛道的宝贵信息 ，尤其是小 Ｓ 不好处理 。经过量 的实践对 比，最终选用跳变法 。边缘的提取 是 由近 到 远 逐 行 从 中 心 到 两 边 扫 描 图 像 找 到 黑 点 并 且 记 录 黑 点位 置，当在一定范围内找不到黑点时记为十字交叉或者是小 Ｓ 虚线部分，此时根据上下的赛道趋势确定边界的位 置并记录 下来，经过仿真可以得到很好 的效果。 三 、结 束 语 本 文 介 绍 了基 于 Ｃ Ｃ Ｄ的 自主循 迹 的 智 能 车 的 一 种 设 计 方 案 。经 实践证明该智 能车 能够稳定 的运行 。但是，还是有很 多可 以改进 的地方 。调试整 个制作过程 中最耗 时间的部分 。 调试人 员必须有耐心 ，细 心，积极 的记录有 用的数据 ，以便 于分析 ，这对于提高智能车的性能有很大的好 处。 参考文献： 【 １ 】 雷 贞勇 ， 谢光骥 ． 飞思卡 尔智 能车舵 机和 测速的控制 设 计 与 实现 ｍ． 电子 设 计 工 程 ， ２ ０ １ ０ ． ［ ２ 】 卓晴 ， 黄开胜 ， 邵贝贝 ． 学做 智能车 ： 挑战 ” 飞思卡 尔 ” 杯 ｆ Ｍ１ ． 北京 ： 北京航 空航天大学 出版社 ， ２ ０ ０ ７ ． ｆ ３ １ 刘金琨 ． 先进 Ｐ Ｉ Ｄ 控制 ＭＡＴ Ｌ Ａ Ｂ仿真 （用
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。
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硬件部分
总体布局
电源分配
电机驱动部分
H桥
集成IC: L298、33886、其他
电机驱动模块设计
•1.响应灵敏度（速度才是最重要的） •2.制动效果 •3.PCB线宽（电机启动电流很大）
黑线提取算法的基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ思想：
a)直接利用原始图像逐行扫描，根据设定的阈值提取黑白跳变点； b) 黑线宽度有一个范围，在确定的黑线宽度范围内提取有效黑块，这样可 以滤除不在宽度范围内的黑点干扰； c) 利用黑线的连续性，根据上一行黑线中心的位置来确定本行求出的黑线 中心是否有效； d) 图像是远处小近处大，所以黑线宽度范围和前后行黑线中心的位置差别 都要动态调整； e) 求黑线中心时，因为近处的黑线稳定，远处黑线不稳定，所以采用由近 及远的办法； f) 图像数据量大，全部扫描一遍会浪费很多时间，利用前面已经求出的黑 线中心位置判断出黑线的趋势，从而推断出下一行的黑线大概位置，确 定出扫描范围，避免整行逐点扫描，节约时间； g) 提取出整场所有有效行的黑线中心后，根据预先设定好的权重计算出黑 线中心的加权平均，作为本场的黑线中心。
二值化处理 图像去噪
算法流程
PID控制算法
u(k
)
Kp
e(k
)
T Ti
j
k 0
e(
j)
Td T
[e(k
)
e(k
1)]
位置型算法流程图
十字交叉道 弯道 S弯道
起点
规则要点：
• 1.循黑线（我们是沿着黑线行走） • 2.竞速 • 3.跑道有小s、大s、十字交叉（今年多了虚
线） • 4.组别：电磁组、光电组、摄像头组
摄像头注意的地方：
• 摄像头选择——ccd、cmos、其他 • 感光灵敏度 • 动态性能 • 图像效果(视角\分辨率\帧频)) • 供电（12V、5V）