飞思卡尔智能车简介

智能车制作

F R E E S C A L E

学院：信息工程学院

班级：电气工程及其自动化132学号：**********

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目录：

1. 整体概述

2．单片机介绍

3．C语言

4．智能车队的三个组

5．我对这门课的建议

一、整体概述

智能车的制作过程包括理论设计、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。内容涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科多专业。

下面是一个智能车的模块分布：

总的来说智能车有六大模块：信号输入模块、控制输出模块、数据处理模块、信息显示模块、信息发送模块、异常处理模块。

1、信号输入模块：

智能车通过传感器获知赛道上的路况信息（直道，弯道，山坡，障碍物等），同时也通过传感器获取智能车自身的信息（车速，电磁电量等）。这些数据构成了智能车软件系统（大脑）的信息来源，软件系统依靠这些数据，改变智能车的运行状态，保证其在最短的时间内按照规定跑完整个赛道。

2、控制输出模块：

智能车在赛道上依靠转向机构（舵机）和动力机构（电机）来控制运行状态，这也是智能车最主要的模块，这个模块的好坏直接决定了你的比赛成绩。

电机和舵机都是通过PWM控制的，因此我们的软件系统需要根据已有的信息进行分析计算得到一个合适的输出数据（占空比）来控制电机和舵机。

3数据处理模块：

主要是对电感、编码器、干簧管的数据处理。信号输入模块得到的数据非常原始，有杂波。基本上是不能直接用来计算的。因此需要有信号处理模块对采集的数据进行处理，得到可用的数据。

4信息显示模块：

智能车调试过程中，用显示器来显示智能车的部分信息，判断智能车是否正常运行。正式比赛过程中可关闭。主流的显示器有:Nokia 5110 ,OLED模块等，需要进行驱动移植。

5信息发送模块

智能车的调试过程中，我们需要观察智能车的实时状态（采集的信号是否正常，输出是否正常），这个时候就需要用到信息发送模块，将智能车运行时的数据发送到电脑上就行分析处理。正式比赛过程中可关闭

传输方法有:蓝牙传输和WIFI传输。

6异常处理模块

异常处理是指智能车在运行的过程中遇到的一些特殊情况，比如传感器值超出正常范围，冲出赛道等，异常贯穿所有的模块。

异常处理在智能车中也是一个重要的模块，一个完备的异常处理机制可以使得智能运行稳定，保证硬件电路的安全。

二、单片机

智能车最核心的部分是单片机，它相当于智能车的大脑，能依靠存储在里面的程序来控制他周围的各种器件，处理和分析数据并做出判断。比赛用的单片机一般是飞思卡尔公司的K60单片机。而我们学单片机应从最简单的51单片机开始；下面我来介绍一下51单片机。

单片机就是在一块硅片上集成了微处理器（CPU），存储器（RAM,ROM,E-PROM）和各种输入输出接口（定时器/计数器、并行I/O口、串行口，A/D转换器以及脉冲调制器PWM等），这样一块芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。

单片机是通过C语言编程实现控制的，在专门的编译软件KEIL 中编译后再传输到单片机里面。而单片机外围有许多引脚，程序通过控制它的高低电平变化实现对其他部件的控制。

其次，我们学习单片机学习什么？

内部:IO,定时器，串口，中断，AD,DA,PWM…（都是通过各种寄存器来控制的，我们学习的就是怎么去操作这些寄存器。）

外部:各种外设，外部模块的原理和应用。（比如说：键盘，LCD，液晶屏，还有各种通信协议。

一般，我们学单片机可以购买开发板，进而学习如何给单片机编程控制其他设备，如矩阵键盘、流水灯、LCD、点阵屏、外部中断、数模转化器等等。

此外也可以用PROTEUS仿真软件进行仿真节约买开发板的钱。

三、C语言

可以说，软件就是智能车的灵魂。而我们智能车单片机里的程序，就是用C语言来编写的。

C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为软件开发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植。

下面我们介绍一下智能车的软件系统：

完整的智能车控制程序包括：上电启动、系统初始化、中断、获取电感，编码器，干簧管的数据、处理数据、输出控制数据等。

四、智能车队的三个组

无论做那一组，一般都是三人一组。一个人做软件，一个人做硬件，一个人做算法。至于软件和硬件，我在前面已经讲了，所以我们来讲一下算法。

智能车里用到的算法是自动控制原理中讲的PID算法。PID算法是按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器。使用PID算法是为了使自动识别路径的智能车能够稳定可靠地在不同跑道上行驶。

其实，虽然智能车比赛分了三组，但除了传感器以外这三种智能车的结构都大致相同。

1、光电组

就是用用激光二极管做为传感器来识别赛道信息。

光电组的优点：电路简单、信号处理速度快、响应速度快、功耗低等等。

光电组的缺点：检测精度低、空间分辨率低、数据量少等。

2、摄像头组：

摄像头组就是用摄像头作为传感器来检测道路，对软件算法要求高，调试能力要求也很高，达到一定速度还得调整机械。

3、电磁组

电磁组就是用电感等传感器感应赛道中心的电线的交流电产生的磁场，使智能车不偏离轨道

五、我对这门课的建议

总的来说，这是一门挺好的选修课，老师讲得很好，但是也有一些可以改进的地方。

1、希望在讲的时候可以避免出现太多的专业知识，毕竟大部分听众是大一和大

二的学生。

2、智能车制作是实践性很强的学科，希望能增加一些实践环节，这样会有助于

大家的理解。

3、希望能带有兴趣的同学至少进一次车队的实验室。