飞思卡尔技术报告
飞思卡尔智能车大赛技术报告
第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛光电组技术报告学校：中北大学伍名称：ARES赛队员：贺彦兴王志强雷鸿队教师：闫晓燕甄国涌关于技术报告和研究论文使用授权的说明书本人完全了解第八届“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：2014-09-15日摘要本文介绍了第九届“飞思卡尔杯全国大学生智能车大赛光电组中北大学参赛队伍整个系统核心采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128MAA ，利用TSL1401线性CCD 对赛道的行扫描采集信息来引导智能小车的前进方向。
机械系统设计包括前轮定位、方向转角调整，重心设计器件布局设计等。
硬件系统设计包括线性CCD传感器安装调整，电机驱动电路，电源管理等模块的设计。
软件上以经典的PID算法为主，辅以小规Bang-Bang算法来控制智能车的转向和速度。
在智能车系统设计开发过程中使用Altium Designer设计制作pcb电路板，CodeWarriorIDE作为软件开发平台，Nokia5110屏用来显示各实时参数信息并利用蓝牙通信模块和串口模块辅助调试。
关键字：智能车摄像头控制器算法。
目录1绪论 (1)1.1 竞赛背景 (1)1.2国内外智能车辆发展状况 (1)1.3 智能车大赛简介 (2)1.4 第九届比赛规则简介 (2)2智能车系统设计总述 (2)2.1机械系统概述 (3)2.2硬件系统概述 (5)2.3软件系统概述 (6)3智能车机械系统设计 (7)3.1智能车的整体结构 (7)3.2前轮定位 (7)3.3智能车后轮减速齿轮机构调整 (8)3.4传感器的安装 (8)4智能车硬件系统设计 (8)4.1XS128芯片介绍 (8)4.2传感器板设计 (8)4.2.1电磁传感器方案选择 (8)4.2.2电源管理模 (9)4.2.3电机驱动模块 (10)4.2.4编码器 (11)5智能车软件系统设 (11)5.1程序概述 (11)5.2采集传感器信息及处理 (11)5.3计算赛道信息 (13)5.4转向控制策略 (17)5.5速度控制策略 (19)6总结 (19)6.1效果 (20)6.2遇到的问题以及解决办法 (20)6.3队员之间的合作很重要 (21)附录 (22)源程序 (23)1绪论1.1 竞赛背景随着经济发展，道路交通面临新的问题和新的挑战。
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。
飞思卡尔智能车总结模版（2篇）
飞思卡尔智能车总结模版脚踏实地艰苦风斗我有幸能够参加____年全国点学生飞思____智能车竞赛，在这次竞赛中我们学到了很多，有专业方面的知识，比如单片机，各类传感器，不同芯片间的通信等等，也学会了一些书本上没有的东西，比如团队合作，如何网上购买到好的元器件，如何布局pcb板上各个元器件的位置等。
为了这次比赛，学校提前好久就开始准备了。
只是我们的课程比较多，平时去实验室的机会不是很多，为此我们也很伤脑筋。
终于等到寒假了，我们几个全身心的投入到这次比赛的准备中。
每天早上起来买点早餐就直奔实验室，白天动手做下硬件，晚上回到宿舍在就看下理论，联系编程。
这样的日子我们一点都没有感觉到累，每天都希望自己会学到更懂得东西，好似饿了许久的动物，得到了食物一般。
每天感觉都那么充实，想想大学里前两年学到的东西还没有那个寒假学到的东西多。
寒假里我们把历届的技术报告都看了看，这期间学到不少东西，尤其是对各类元器件的认识及使用。
真是受益匪浅。
接下来就是一些以前失败的经验，希望能有所参考。
比赛前在不注重实际赛道和自己练习赛道的区别，赛道一变，以前调试的结果都将无效。
所以，谨记一点，一定要吧硬件做好，比赛前一定好好利用好试车时间，多注意自己的赛道和比赛的赛道的区别，注意摩擦程度，光线的亮暗，空气的潮湿程度等。
其次是传感器的____，这次我们选用的是激光做传感器。
这个传感器相比其它传感器有很多优点，比光电的射的远，而且稳定性高，但是激光的很贵，所以提前一定要看好电路图，____一定要够稳固，不然后期传感器坏起来就头疼了。
我们以前有好多关键时刻传感器出问题失败的例子，不胜枚举，经验惨痛。
如果____不好，系统不够稳定，导致在比赛失败，而且平时调试浪费了好多宝贵的调试时间。
这一点，谨记，硬件固定一定要牢固。
其次是装配，各个模块间的连接线固定不牢靠。
使得导线接触不良，导致小车参赛时好几次冲出跑道(其中一个传感器的输入信号接触不良造成的)。
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。
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。
创意赛技术报告_东南大学创意组
第九届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告学校：东南大学组别：创意组(指标组)队伍名称：CAE参赛队员：李沁泠张璞徐帮元李天助带队老师：谈英姿孙琳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：一、概述汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的组成部分。
提高汽车的自主驾驶能力对于提高出行安全性、降低驾驶负担具有现实的重要意义。
参加指标组比赛的队伍就是在接近实际路况的情况下，实现自主识别路况、规划轨迹完成行驶任务。
车模行驶场景规定如下：1)车道以预赛阶段赛道为基础，宽度不小于50厘米，车道两侧有间断车道线；2)车道设有十字路口和方向灯——分别指示左转、前行、右转，方向灯位于路面上方、路口对侧，距离地面50厘米左右，方向灯具体尺寸参数、样式如图1所示稍后公布；3)车道上随机布置有若干障碍，障碍制作与竞速赛相同，大小为宽度不大于20cm，长度不大于40cm，障碍与车道底板有色差。
竞赛规则：1)车模沿赛道行驶，按方向灯行驶，方向灯由志愿者按规则现场设定，确保不同车模行驶路线的一致性；2)车模能够识别障碍，并绕开障碍行驶；3)每个车模行驶两圈，每圈所遇方向灯不保证一致，以总耗时最短者为胜；4)车模不按方向灯行驶者，算冲出赛道一次，冲出两次者成绩无效；5)车模与障碍发生碰撞一次罚分0.3秒；6)其它判罚规则参照竞速赛。
参赛作品限制性要求：1)参赛作品需要自动完成上述比赛过程，不允许借助于外部的遥控装置；2)参赛作品所使用的主要微控制器必须为飞思卡尔公司的微控制器系列产品；传感器的种类和数量没有限制。
3)车模底盘的机械改装规则与竞赛比赛一样。
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。
第十二届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告
学
校：石家庄学院
队伍名称：超电磁炮 参赛队员：王振良、王宇宁、孙一铭、解红体方案设计 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 5 第二章 智能车机械结构调整 ------------------------------------------------------------------------------------- 5 2.1 主销内倾----------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.2 主销后倾----------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.3 前轮外倾角------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.4 前轮前束 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.5 舵机的安装 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 2.6 编码器的安装 ------------------------------------------------------------------------------------------- 10 2.7 智能车重心的调整 -------------------------------------------------------------------------------------- 11 第三章 智能车硬件设计 ---------------------------------------------------------------------------------------- 11 3.1 电源模块 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 3.2 传感器模块----------------------------------------------------------------------------------------------- 12 3.3 电机驱动模块 ------------------------------------------------------------------------------------------- 13 3.4 舵机模块 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 3.5 起跑线检测模块 ---------------------------------------------------------------------------------------- 14 3.6 最小系统板设计 ---------------------------------------------------------------------------------------- 14 3.7 系统主板整体设计 ------------------------------------------------------------------------------------- 15 第四章 智能车控制软件设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 16 4.1 软件设计总述 ------------------------------------------------------------------------------------------- 16 4.2 电机 PID 控制 ------------------------------------------------------------------------------------------- 16 4.3 舵机 PID 控制 ------------------------------------------------------------------------------------------- 18 4.4 传感器数据的处理 ------------------------------------------------------------------------------------- 18 4.5 双车距离控制 ------------------------------------------------------------------------------------------- 18 第 5 章 开发工具、制作、安装、调试过程 ---------------------------------------------------------------- 19 5.1 软件编译环境 -------------------------------------------------------------------------------------------- 19 5.2 显示模块--------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 5.3 无线调试模块 ------------------------------------------------------------------------------------------- 20 5.4 上位机调试 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21 模型车的主要技术参数说明 ------------------------------------------------------------------------------------- 23 总结 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 附录：程序源代码 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
飞思卡尔智能车摄像头组技术报告之欧阳引擎创编
第七届“飞思卡尔”杯全国大学生欧阳引擎（2021.01.01）智能汽车竞赛技术报告（校徽）学校：*********队伍名称：******参赛队员：******************带队老师：******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七届“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：摘要本文以第七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MC9S12X128为核心控制器，在CodeWarrior IDE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。
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，对比了不同方案（如摄像头与光电管检测方案）的优缺点，并结合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。
它采用摄像头对赛道进行检测，通过边缘提取获得黑线位置，用PID 方式对舵机进行反馈控制。
通过速度传感器获取当前速度，采用增量式数字PID控制实现速度闭环，根据预判信息和记忆信息对速度进行合理分配。
同时采用拨码开关和LCD显示屏实现人机交互系统。
测试结果表明，在该控制系统下，自寻迹机器人小车具有良好的位置跟踪和快速切换速度性能。
关键词：智能车，跟踪寻迹，摄像头，传感器，PID，最优曲率ABSTRACTIn the background of the 7nd National Intelligent Car Contest for College Students, this article introduces the soft hardware structures and the development flow of the vehicle control system. This contest adopting the standard model car prescribed by the contest organization committee, using the16-bit MCU MC9S12X128produced by Freescale Semiconductor Company as the core controller, developing under the CodeWarrior IDE, requires the car track the line fast on the road. The whole system includes the aspects of the mechanism structure adjustment, the sensor circuit design and signal process, controlalgorithm and strategy optimization etc.In order to increase the speed and the reliability of the car, the advantage and disadvantage of the different schemes (such as the camera and photoelectric cell scheme) are compared, and a great number of the bottom layer and the upper layer tests are carried on combined with the Labview simulation platform. At last, the current system structure and each control parameters are determined. It captures the road information through a camera, then abstracts the black line position by edge-detection method. After that, PD feedback control is used on the steering. The system obtains the current speed using a speed sensor, so that it can realize the feedback control of the speed by theincreased digital PID algorithm control method. At the same time, the use of an LCD displays trails information and keyboard is used to achieve the man-machine interaction.According to the pre-judge inform and the memorized inform, it allocates the speed properly. The test results showed that the self-tracing robot car had good position tracking and fast speed switching performance .Key words:intelligentvehicle,line track, camera,sensor, PID, optimalcurvature目录第一章：引言11.1背景介绍11.2发展现状11.3章节安排1第二章：系统整体框架22.1系统框架22.1.1硬件系统22.2.2软件系统32.2方案简介4第三章：机械设计43.1汽车行驶的数学模型43.2整体布局与调整63.2.1车模分析63.2.2 车模布局思想73.3机械结构调整73.3.1前后轮定位73.3.2其他机械模块调整83.3摄像头的安装83.4舵机的安装83.5编码器的安装9第四章：硬件电路设计94.1硬件设计方案94.2传感器的选择104.2.1摄像头104.2.2编码器104.3电路设计方案104.3.1单片机最小系统板114.3.2稳压模块电路114.3.3驱动模块电路12第五章：软件系统设计135.1 软件各功能模块设计145.1.1 时钟模块145.1.2 PWM输出模块145.1.3 ECT模块155.1.4外部中断155.2视频采集与图像处理155.2.1摄像头工作原理155.2.2图像处理165.3路径识别思想195.4舵机转向和速度调节205.4.1PID控制算法介绍205.4.2舵机转向控制225.4.3速度控制225.4.4细节控制23第六章：开发环境、调试工具256.1软件开发平台Codewarrior IDE256.2辅助调试方法266.2.1 Labview调试266.2.2人机交互界面266.2.3无线模块27第七章：结论28参考文献28鸣谢292021.01.01第一章：引言1.1背景介绍智能汽车就是一种无人驾驶汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。
光电组 大连海事大学 Team206
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：大连海事大学队伍名称：Team206参赛队员：敖焕轩吴俊峰张勇带队教师：赵国库柳丽川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：敖焕轩吴俊峰张勇带队教师签名：赵国库柳丽川日期：2014-8-8摘要本论文介绍了基于线性CCD智能车的制作过程。
本智能车系统以飞思卡尔16位单片机 MC9S12XS128MAL 为核心，对小车进行速度控制和方向控制。
这两个控制都通过 PID 算法来实现。
车模速度控制利用霍尔编码器测速，通过 PI 算法控制电机的转速来实现车轮转速的闭环控制；车模方向控制利用线性CCD来检测跑道的黑线，通过 PD 算法控制舵机打角实现车模的转向控制。
除主CCD外，我们还增加了纵向CCD识别强制掉头区、小s与长直道；利用陀螺仪识别坡道；利用红外对管识别起跑线。
此外，为了监视车模的各项数据，我们应用了蓝牙进行无线数据传输。
关键字：线性CCD，MC9S12XS128，PID，速度闭环，纵向CCD目录第一章引言 (1)1.1 智能车竞赛介绍 (1)1.2本文章节安排 (1)第二章技术报告概述 (3)2.1 设计思路及方案总体说明 (3)2.1.1 硬件设计方案 (3)2.1.2 软件设计方案 (4)2.2 智能车主要技术参数 (5)第三章机械结构设计 (6)3.1 车模的改装 (6)3.1.1底盘的改装 (6)3.1.2舵机的安装 (6)3.1.3前轮的调整 (7)3.1.4轮胎的调整 (10)3.2 传感器的安装 (10)3.2.1 CDD的安装 (10)3.2.2陀螺仪的安装 (11)3.2.3 编码器的安装 (12)3.2.4红外对管的安装 (12)第四章硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小系统 (13)4.2 电源模块 (13)4.3 电机驱动模块 (15)4.4 坡道检测模块 (16)第五章软件算法设计与控制策略 (19)5.1 PID控制 (19)5.1.1 PID控制简介 (19)5.1.2 舵机位置式PID控制 (21)5.1.3 电机增量式PID控制 (21)5.1.4 PID参数的整定 (22)5.2基础赛道识别算法 (22)5.2.1 赛道黑线的提取 (22)5.2.2 补线算法 (23)5.2.3 视野限制 (24)5.3特殊赛道元素的识别与处理 (24)5.3.1 起跑线识别 (24)5.3.2 坡道识别 (25)5.3.3 十字弯识别 (26)5.3.4 小S识别 (27)5.3.5 障碍识别 (28)5.3.6 强制调头区识别 (29)5.4速度控制策略 (31)第六章开发工具与调试说明 (32)6.1 开发工具 (32)6.2 调试工具 (33)6.2.1蓝牙无线调试 (33)6.2.2串口猎人 (33)6.2.3声光辅助调试 (33)第七章总结 (34)参考文献 (35)附录 A：小车外形照片 (36)附录 B：小车主板与驱动板电路原理图 (37)附录 C：小车主板与驱动板实物图 (38)附录 D：小车程序源代码 (39)第一章引言1.1 智能车竞赛介绍全国大学生智能汽车比赛是经全国高等教育司研究，委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办的，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，是一个涉及控制、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。
(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。
智能小车电磁组技术报告
校内“飞思卡尔”竞速小车电磁组参赛成员：08季庚午（物理）08栾忠飞（电气）09郭鹏（物理）09王丽颖（电气）10范乐鹏（电气）指导老师：小车指导团队目录1 摘要-----------------------------------------------------------------------22 系统完成功能-----------------------------------------------------------23 系统方案论证-----------------------------------------------------------23.1系统总体方案------------------------------------------------------------------------------2 3.2.1硬件部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2.2机械部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2.3软件部分-----------------------------------------------------------------------------------2 3.2方案比较与论证----------------------------------------------------------------------------34 硬件结构设计及实现-------------------------------------------------44.1单片机----------------------------------------------------------------------------------------4 4.2路径信息采集模块-------------------------------------------------------------------------4 4.3舵机及电机驱动模块----------------------------------------------------------------------4 4.4测速模块-------------------------------------------------------------------------------------4 4.5电源系统-------------------------------------------------------------------------------------44.6单片机最小系统电路----------------------------------------------------------------------45 软件结构设计及实现--------------------------------------------------75.1寻迹算法-------------------------------------------------------------------------------------7 5.2舵机转角控制算法-------------------------------------------------------------------------7 5.3电机转速控制算法-------------------------------------------------------------------------7 5.4测速算法-------------------------------------------------------------------------------------2 5.5舵机PID控制算法-------------------------------------------------------------------------25.6电机PID控制算法-------------------------------------------------------------------------26 作品检测数据-----------------------------------------------------------107 不足及今后改进方向-------------------------------------------------10 附1 源程序----------------------------------------------------------------11 附2 小车图片-------------------------------------------------------------231 摘要第五届飞思卡尔杯智能汽车大赛首次加入了基于电磁传感器的寻线智能车，在地面铺设通有交变电流的引导线，在引导线周围激起交变的磁场，从而通过检测此磁场引导车辆行驶。
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。
飞思卡尔智能车大赛合肥工业大学一队技术报告
本队在小车制作过程中，先对比赛内容，要求与规则进行了详细分析，然后按照要求制订了几种设计方案，并对几种方案进行比较敲定最后方案。
根据方案完成小车的总体设计和详细设计（包括底层硬件设计和总体软件设计），在完成了车模组装和改造后，完成了各个模块的硬件电路设计与安装，并进行了控制算法的设计和软件实现，最后进行了整车的调试和优化。
第一章引言1.1 智能车制作概述本队在小车制作过程中，先对比赛内容，要求与规则进行了详细分析，然后按照要求制订了几种设计方案，并对几种方案进行比较敲定最后方案。
根据方案完成小车的总体设计和详细设计（包括底层硬件设计和总体软件设计），在完成了车模组装和改造后，完成了各个模块的硬件电路设计与安装，并进行了控制算法的设计和软件实现，最后进行了整车的调试和优化。
1.2 参考文献综述方案设计过程中参考了一些相关文献，如参考文献所列。
例如文献1与2 单片机嵌入式系统在线开发方法。
文献3与4是计算机控制技术，参考了其中PID控制策略。
文献5到8是介绍了微处理器MC9S12DG128芯片。
文献9到11介绍了CCD图像传感器的应用和一些数据处理方法，等等。
1.3 技术报告内容与结构本文的主要内容框架如下：第一章：引言。
大概介绍了智能车的制作过程，参考文献说明和内容框架。
第二章：设计方案概述。
介绍了各种方案，以及选择该方案的原因。
第三章：模型车机械调整。
介绍了小车机械结构的调整和传感器的安装步骤。
第四章：硬件电路设计。
这部分是小车的硬件实现，主要给出了小车的总体结构与各个模块的硬件电路设计。
第五章：控制算法实现。
本章详细介绍了各个方案采用的算法。
第六章：调试及模型车技术参数。
介绍了调试使用的工具与具体调试过程，最后给出了整车的技术参数。
第七章：总结。
对整个模型车制作过程的总结，指出试验中发现的问题和进一步改进的方向。
第二章设计方案概述2.1 总体设计由于赛道整体布局未知，因此先保证小车在各种不同环境下能够稳定运行，再进行速度的提升。
飞思卡尔半导体公司MC33797四通道点火驱动器IC技术数据说明书
飞思卡尔半导体公司 文档编号：MC33797技术数据第6.0版，2014年2月©飞思卡尔半导体公司，2006 - 2014。
保留所有权利。
四通道点火驱动器IC四通道点火驱动器IC 是一款用于汽车安全气囊模块的完整点火诊断和部署接口。
拥有全面的诊断和系统控制功能，可实现故障安全操作。
该器件包含一个兼容串行外设接口(SPI)的8位接口，支持微处理器控制。
该器件可用于标准的四通道点火驱动器IC ，或用于高边和低边点火驱动器位于不同点火驱动器IC 时的交叉耦合状态。
高边和低边的输出驱动器均受到保护，不会受对电池或对地临时短路的影响。
限流阈值由外部电阻设置。
该器件采用SMARTMOS 技术。
特性 • 四通道高边和低边2.0 A FET 开关 • 外部可调的FET 限流功能 • 可调限流范围：0.8至2.0 A • 通过与SPI 通信实现单个通道限流检测以及定时持续时间测量 • 用于诊断和FET 开关激活的8位SPI • 高边安全传感器状态诊断 • 点火装置的电阻和电压诊断 • 点火驱动器IC 可用于交叉耦合驱动器点火应用（将高边和低边FET 开关置于不同的点火驱动器IC 上）EW 后缀（无铅） 98ARH99137A 32引脚SOICW应用 • 汽车安全气囊展开 • 安全带自动锁止• 计算机控制模型火箭点火器 • 远程发射烟花焰火表演• 采矿和建筑施工中计算机控制的雷管点火 •军用或警用武器系统图1. 33797简化应用电路图337972 模拟集成电路器件数据飞思卡尔半导体公司1 可订购部件表1. 可订购部件版本注1. 要订购以带/卷形式提供的零件，请在部件编号后面添加R2后缀。
内部功能框图33797模拟集成电路器件数据飞思卡尔半导体公司3内部功能框图图2.33797简化内部功能框图引脚连接337974 模拟集成电路器件数据飞思卡尔半导体公司引脚连接图3. 引脚功能说明表2. 引脚功能说明引脚连接33797模拟集成电路器件数据飞思卡尔半导体公司5表2. 引脚功能说明（续）电气特性最大额定值337976 模拟集成电路器件数据飞思卡尔半导体公司电气特性最大额定值表3. 最大额定值所有电压都是相对于地而言，除非另有说明。
智能车大赛技术报告(最终版)
目录第一章引言 (1)第二章智能小车设计分析 (2)2.1设计要求 (2)2.2总体设计 (2)2.3 方案论证 (3)2.3.1 传感器设计方案 (3)2.3.2 控制算法设计方案 (4)第三章智能小车硬件设计 (5)3.1机械设计 (5)3.1.1 车模结构特点 (5)3.1.2 寻迹传感器布局 (5)3.1.3 系统电路板的固定及连接 (7)3.2电路设计 (7)3.2.1传感器电路设计 (7)3.2.2测速传感器的设计 (8)3.2.3 电源管理模块 (9)3.2.4驱动模块 (10)3.2.5 调试模块 (11)第四章智能小车软件设计 (12)4.1 总体流程图 (12)4.2 PID控制算法 (13)4.3舵机方向控制算法 (14)4.4 速度控制算法 (14)第五章开发流程 (16)5.1单片机资源划分 (16)5.2编译环境 (16)5.3下载调试 (16)第六章开发总结与心得 (17)6.1 开发与调试过程 (17)6.2 开发中遇到的几个典型问题 (18)6.2.1电源管理问题 (18)6.2.2 PID微分误差的问题 (19)6.2.3 电机电磁干扰的问题 (20)6.3 总结与展望 (20)参考文献 (22)附录A：研究论文 (I)附录B：程序清单 (XVII)附录C：红外传感器参数说明 .................................................................................... X XXVI 附录D：配件清单 .. (XXXVII)II第一章引言智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12DG128B为控制器，采用多传感器进行信息采集，运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。
同时，采用PWM技术，控制舵机的转向和电机转速。
系统还扩展了LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示屏)和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。
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K60模块分配K60的简介，我们本次使用了以下模块。
1. FTM模块：K60中集成3个FTM模块，而今年我们选用两个B车进行追踪循迹。
B车模使用单电机、单舵机，另外需要一个编码器。
所以对3个FTM模块进行如下配置：FTM0用以产生300Hz PWM信号控制舵机，FMT1用以产生18.5KHz PWM信号控制电机，FTM2用以采集编码器数据。
2. 定时器模块：K60中有多个定时器模块，我们使用了其中2个。
其一用以产生5ms 中断，处理相关控制程序。
另一个用以超声波模块的计时。
3. SPI模块：我们使用了K60的一个SPI模块，用以和无线射频模块NRF24L01P通信。
4.外部中断：我们使用了三个外部中断。
第一个是PORTA的下降沿中断，用以响应干簧管检测到磁铁。
第二个是PORTD的跳变沿中断，用以响应超声波模块的输出信号。
最后一个是PORTE的下降沿中断，用以响应NRF24L01P模块的相关操作。
数据采集算法传感器是智能车的眼睛，它们给智能车循迹和追踪提供了必不可少的信息。
因此，在智能车软件设计中必须保证数据采集算法的稳定性，同时兼顾其快速性。
本车比赛，我们的智能车主要采集以下传感器的数据：电感传感器电路板、编码器、超声波、干簧管。
下面主要详述超声波模块、电感传感器电路板的数据采集。
1 .超声波模块数据采集我们使用的超声波模块的DO引脚输出50Hz的矩形波信号，通过高电平的时间向单片机传递数据。
本超声波传感器的高电平时间为声波单程传输的时间，通过这个时间可计算出两车之间的距离。
我们使用外部中断和计时器结合的方式测量高电平时间。
首先配置PORTD11为跳变沿中断。
中断被触发时，如果PORTD11为高电平则开始计时，如果PORTD11为低电平则停止计时并记录时间间隔。
2. 电感传感器电路板的数据采集电感传感器电路板通过输出电压的大小反应响应位置和方向的磁场强度。
本次比赛中，我们使用了10个电感分布在6个不同位置，因此每个周期都要采集10路ADC数据，每路ADC数据采集32次进行平均滤波。
K60芯片中有两路ADC模块，为了最大程度的减少采集数据的时间，我们采用两个ADC模块并行采集的方法。
首先，将10路ADC分为两组，第一组6个使用ADC0模块采集，第二组4个使用ADC1模块采集，两个ADC模块同时采集数据。
以第一组为例，依次采集6路ADC 数据，循环32次。
当两个ADC模块都完成任务时，ADC转换结束。
最后进行平均滤波。
控制算法1.定位算法A．两个电感定位算法在电磁组算法设计中，“差比和”（即用连个电感数据的差除以它们的和）是一个简单易用的定位算法，但是我们测量发现“差比和”算法得出的偏差距离用着较大非线性。
如下图所示，其横轴为实际偏差（单位mm），其纵轴为“差比和”得出的偏差。
可以发现，在实际偏差较小时，“差比和”算出的偏差变化较快，实际偏差较大时“差比和”算出的偏差变化较缓。
“差比和”定位与实际偏差比较图为了使定位具有更好的线性度，我们拟合出一个函数将差比和的值近似转换为离中心线的实际偏差。
如下图所示，其横轴为实际偏差（单位mm），其纵轴为“差比和”得出的偏差，红线表示实测的曲线，蓝线表示用以非线性矫正的一个近似的曲线。
非线性矫正曲线B. 多个电感的定位算法使用上述的两个电感定位算法，可以使两个在同一直线上不同位置的电感两两算出一个距离偏差。
由于两个电感的测距有效范围有限，我们采用三个横向电感取其中较准确的两个电感计算距离。
记三个横向的电感对应的数值从左到右分别为Left、Mid、Right。
当Left最大时，使用Left和Mid两个电感值计算偏差；当Right最大时，使用Left和Mid两个电感值计算偏差；当Mid最大时，根据Left和Right计算出的偏差来计算Left-Right、Left-Mid、Mid-Right三组偏差E0，E1和E2的比重K0，K1和K2。
最后通过(E0*K0+E1*K1+E2*K2)/(K0+K1+k2)计算出近似的实际偏差，使得三组数据计算值之间平滑过渡。
2 .基于增量式PID的速度控制A．电机特性的研究与建模本次比赛我们使用了B车模，相比于直立车模，B车模对电机的PID调节要求不是很高。
但为了更好的理解PID控制算法和电机特性，我们通过电机的特性曲线近似求出电机的传递函数。
首先记录车在给电机20%恒定占空比时的速度和时间曲线，以此作为电机传递函数的阶跃响应，如下图所示。
然后利用MATLAB得出曲线的近似表达式：e = 91.1457 - 64.6742*e^(-t/3.4654) - 13.6656*e^(-t/3.4654*2) -12.6844*e^(-t/3.4654*3);最后以此函数作为电机传递函数的阶跃响应，求得其传递函数：-0.733 s^3 + 60.96 s^2 + 119.7 s + 45.48----------------------------------------s^3 + 2.276 s^2 + 1.583 s + 0.3276电机传递函数的阶跃响应利用此传递函数和MATLAB的PID调节器，我们很快的得出了快速稳定地控制车速的PI参数，并未使用D参数。
这个建模的过程并非必要的环节，通过不断的调试与修改完全可以达到这个要求甚至比建模调的更好，但是在这个过程中我们对PID 的理解得以加深。
B．增量式PID增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。
采用增量式算法时，计算机输出的控制量Δu(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。
执行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现，如利用算式 u(k)=u(k-1)+Δu(k)程序化来完成。
式中Δe(k)=e(k)-e(k-1)2.基于位置式PID的舵机控制A.位置式PID基本PID控制器的理想算式为u(t)——控制器(也称调节器)的输出；e(t)——控制器的输入（常常是设定值与被控量之差，即e(t)=r(t)-c(t)）；Kp——控制器的比例放大系数；Ti ——控制器的积分时间；Td——控制器的微分时间。
设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值，可得离散的PID算式式中在本次比赛中我们采用了位置式PD控制算法，即积分系数Ki为0。
B.PID参数的计算算法在调试过程中，我们发现当定位算法做的较好的时候，定值的PD参数也可以让小车快速稳定的循迹。
为了进一步提高小车的速度和稳定性，我们加入了动态调整PD参数的算法，我们称之为“二维表PD模糊整定”。
“二维表PD模糊整定”参数表如上图所示，横向由左到右分别表示偏差变化率为{-35,-25,-15,0,15,25,30}，纵轴没两行为一组工6组，每组2行分别表示Kp，Kd参数，6组由上至下分别表示偏差{30,60,90,120,150,200}。
通过这种方法得出一个2输入2输出的“PD模糊整定”算法，其输入为偏差和偏差变化率，输出为Kp和Kd参数。
每一组偏差E和偏差变化率Ec对应的输出都可以通过以上二维表来定义，当E、Ec不能准确对应表中某个位置时，算法通过其相邻的参数计算出所要的Kp、Kd参数。
调试程序1.无线接收上位机参数的程序在调试过程中需要不断的修改参数，尤其是我们使用了二维表后参数的修改幅度急剧增大。
按键调节方案已经不能高效的胜任这么大数量的参数修改了，为此我们编写了无线发送参数的上位机和小车上对应的接收处理程序。
为了让数据准确的无线传输，我们定义了帧格式。
我们采用的无线通信模块是NRF24L01P，我们定义一帧数据为32字节。
帧格式为：加入起始标志可使得上位机适应蓝牙模块发送。
功能码：功能码用以标志后面数据是什么数据，接收端程序根据功能码处理后面的数据部分。
例如功能码为0x00 0x10时，程序数据部分的前2字节作为无符号整形数据保存到temp变量，temp/100的值赋值给Kp。
这样就实现了对Kp变量的重新赋值。
数据：接收端程序根据功能码处理此部分。
校验码：采用CRC16校验方式，用以确保数据传输的正确无误。
上位机截图2.无线发送小车状态量的程序在调试过程中有时靠人眼观察无法准确的知晓小车的运行状态，尤其是程序计算的一些中间状态量。
当我们将这些状态量在电脑上通过曲线显示出来时，就更容易把握小车的运行状态了，这些曲线为整定参数提供了有效的依据。
在这部分我们采用了是NRF24L01P模块发送数据。
需要发送的数据主要有：电机速度、舵机占空比信号、距中心线偏差等数据。
此部分的帧格式由虚拟示波器给出，我们编写响应的发送代码。
void msg_datascope(float data0,float data1,float data2,float data3,float data4,float data5,float data6){msg_buff_tx[0]=30;// USB-NRF24L01模块要用的格式msg_buff_tx[1]=0x24;// 上位机要用的格式*(float*)((uint32)msg_buff_tx+2)= data0;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+6)= data1;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+10)= data2;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+14)= data3;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+18)= data4;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+22)= data5;*(float*)((uint32)msg_buff_tx+26)= data6;msg_buff_tx[30]=29;if(nrf_tx(msg_buff_tx,DATA_PACKET)==1)while(nrf_tx_state()== NRF_TXING);}。