第八届飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组西南交通大学Simple
飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组
1.3系统总体方案的设计
根据竞赛章程规定，使用飞思卡尔公司的MC9S12XS128单片机为核心控制器，使用MMA7260三轴加速度计和ENC-03M作为检测车模直立姿态传感器通过AD采样后计算获得车体倾角和加速度，进而对两个驱动马达通过PWM的方式施加PID控制，使得车体自动直立得到实现。然后在驱动马达上叠加一个速度控制分量，加以使用光电编码器检测车轮速度，实现了车模速度的控制。最后利用竞赛指定线性CCDTSL1401采集赛道黑色边界，利用驱动马达差速方法实现车体转向，最终实现了车模直立寻线竞速。
关键词：智能车系统直立 线性CCD 调试测试Freescale16位单片机
第一章 引言
智能车系统涵盖了机械、电子、电气、传感、计算机、自动化控制等多方面知识，一定程度上反映了高校学生科研水平。本章节详细阐述了智能车系统的研究背景和本智能小车的系统总体概况。
1.1 智能车竞赛的意义
全国大学生智能车大赛和其他竞赛一样，为了培养大学生实践创新能力和团队精神而开展的。该项赛事与全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛齐名，被认定为国家教育部正式承认的第五个大学生竞赛项目。竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，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，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
第八届光电组技术报告-宁远队
参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期：
摘 要
本智能小车以MC9S12XS128MAL单片机为核心，辅以电源模块、传感器模块、 电机控制模块和运行调试模块，通过感应赛道两边的黑线进行路径检测，从而 实现智能寻迹。 本系统将直立小车的运动控制任务分解为三个基本控制任务：车模平衡控 制、车模速度控制和车模方向控制。这三个基本控制任务都通过相应的PID算法 来实现。其中，车模平衡控制利用陀螺仪和加速度传感器这两个传感器来测量 车模的倾角，通过PD算法控制两个电机的正反转保持车模直立平衡状态；车模 速度控制利用编码器测速，通过PID算法控制电机的转速来实现车轮速度的控 制；车模方向控制利用线性CCD来检测跑道的黑线路径，通过PD算法控制两个 电机间的差速实现车模的转向控制。此外，为了提高调试的方便性，我们还设 计了液晶按键模块和应用了无线传输模块以及上位机软件。 关键字：MC9S12XS128MAL；平衡控制；速度控制；方向控制；PID
5.1.2 积分(I)控制............................................................................ 17 5.1.3 微分（D）控制 ...................................................................... 18 5.2 车模直立检测与控制 ..................................................................... 18 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 卡尔曼滤波.......................................................................... 19 车模直立控制（PD 调节器）............................................. 19 车模直立控制程序 .............................................................. 20
飞思卡尔智能车光电组技术报告
飞思卡尔智能车光电组技术报告一、智能车光电组概述智能车光电组是指智能车中的关键性能元件——光电传感器集合体。
它能对车辆运动状态、线路、红绿灯等信息进行感知，实现智能驾驶的基础。
智能车光电组主要包括红外线传感器、光耦传感器、光电限位传感器等。
这些传感器通过感知周围环境中的光电信息，将其转化为电信号，再与控制电路进行通信，完成车辆的控制和判断。
二、红外线传感器红外线传感器是智能车光电组中最常用的传感器之一，其主要作用是对赛道上各种异物或者障碍进行探测，从而实现自主避障。
红外线传感器有两种，一种是红外线避障传感器，主要检测前方是否有障碍物。
另一种是寻迹传感器，主要检测车辆行进轨迹及车轮边界。
这两种传感器都通过发射一束红外线，然后检测红外线反射信号的强弱，来判断当前道路状态。
智能车中多数采用两种红外线传感器的组合，一个用于永久性突出物体的检测和避障功能，一个用于寻迹，检测当前赛道行驶的状态。
这种组合方案在实际使用中既能够减小了智能车的体积，同时也能够同时满足避障和寻迹两种功能的需求。
三、光耦传感器光耦传感器主要是测量霍尔电压，电容电压，电阻电压等物理量，全局范围内掌握智能车行驶的状态，构成智能车控制系统的重要部分。
通过对各种物理量的感应，对智能车进行动态实时控制。
如针对车速问题，可以采用霍尔电压测量方法，对车辆运动状态进行简单的判断。
智能车中采用光电传感器和电路配合的方法，还可以实现车辆行驶过程中的速度随时控制和加速度调整。
四、光电限位传感器光电限位传感器是一种可以控制智能车极限运动状态的传感器。
传感器通过实时控制智能车运动状态，避免车辆因超出极限而出现事故。
光电限位传感器一般分为三种，分别是机械限位传感器、磁性限位传感器和光电限位传感器。
传感器固定在车架上，在车辆行驶过程中限定车辆的行驶限度，从而确保车辆的安全性。
五、结论智能车光电传感器组是智能车控制系统中的重要组成部分。
它通过对周围环境的感知和探测来确保车辆的安全和自主导航。
我校参加第八届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛西部赛区比赛取得优异成绩
由于 这个额 外 液相 色谱 仪不 需 要 真正 分 析 样 品 ， 仪 器要 求不 高 ， 甚 至采 用报 废 了的色谱柱 都 可 以。
第三 ， 针对 “ 不 清楚仪 器 的正 确 关机 流 程 ” 的 问
液相色谱实验存在学与用严重脱节的问题 。另一方 面， 通 过实验 课后 与 学生 交 流 以 及学 生 在 实验 报 告
药学杂志 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ０ （ ４ ） ： ３ ３ ２—３ ３ ３ ．
［ ６ ］ 苏克曼 ．仪器 分析 实验 ［ Ｍ］ ．北京 ： 高等 教育 出版社 ，
２ ０ ０ ９： ４ ８—５ ３ ．
及相关 数 据 ， 通 过 反 复 强调 、 书 写 等 让 学 生加 深 印
象。
［ 责任 编辑
谭金蓉］
我校参加 第八届全 国大学生“ 飞思卡 尔” 杯智能汽车竞赛西部赛 区比赛取得优异成 绩
近 日， 举行第八届全 国大学生“ 飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛西部赛区比赛在西安交通大学落下帷幕。我
校交 通与 汽车 工程学 院 和 电气信 息学 院选 派 的队伍 参加 了摄像 头组 、 光 电组 、 电磁组三 个组别 的竞赛 。在 比
［ ３ ］ 李丽 洁 ．高效液相分 析法在 实验教学 中的应 用 ［ Ｊ ］ ．实
验室研究与探索 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ９ （ ２ ） ： １ ４—１ ５ ．
［ ４ ］ 刘震 ．核酸酶酶解一高效液 相色谱法分 析 Ｄ Ｎ Ａ碱基 组 成［ Ｊ ］ ．大学化学 ， ２ ０ １ ０， ２ ５ （ １ ） ： ５ ４— ５ ７ ． ［ ５ ］ 程小卫 ．高效制备液 相色谱 的线性放大技术 ［ Ｊ ］ ．华 西
所有实验学生一起到仪器旁边 ， 由实验指导老师讲 述“ 正 确关机 流 程 ” ， 要 求学 生详 细记 录 ， 并强调“ 采
2013飞思卡尔智能车-厦门大学光电平衡组至远队技术报告
III
第八届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
4.3 陀螺仪和加速度传感器的安装 ................................................................22 第五章 系统软件设计 .............................................................................................22 5.1 软件系统整体框架 ....................................................................................22 5.2 软件框架 ....................................................................................................23 5.4 控制算法与函数 ........................................................................................25
第四章 系统机械设计 .............................................................................................20 4.1 车模优化 ....................................................................................................20 4.2 线性 CCD 的安装 ......................................................................................21
全国飞思卡尔智能车大赛观点组排名
11.7.20光电预赛排名发布时间：2011年07月20日 22:38:36 所属赛区：华东赛区序号学校名称队伍名称比赛成绩名次1 杭州电子科技大学钱江3号 15.278 12 河海大学常州校区若水队 16.438 23 浙江大学浙江大学华硕二队 16.636 34 上海交通大学 CyberReborn 16.697 45 东南大学 Presto 16.819 56 南京理工大学南理工极光一队 16.881 67 河海大学荷风队 16.889 78 杭州电子科技大学钱江4号 16.92 89 温州大学瓯江学院光影队 16.955 910 杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工4队 17.399 1011 南京邮电大学繁星 17.408 1112 上海第二工业大学光电一队 17.456 1213 杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工3队 17.905 1314 同济大学航盛队 18.442 1415 东南大学 Beyond 18.527 1516 浙江师范大学越野翱翔 18.74 1617 南京师范大学 ALPS 18.779 1718 南京邮电大学 Polaris 19.004 1819 东华大学神马速度队 19.09 1920 浙江工业大学浙工大飞龙一队 19.438 2021 浙江大学浙江大学华硕五队 19.469 2122 同济大学信耀队 19.537 2223 南通大学 e芯-驰风 19.577 2324 上海工程技术大学 Ray Smart 20.024 2425 上海电力学院电自3队 20.026 2526 南通大学通大导航1队 20.257 2627 江苏科技大学鹰之歌一队 20.604 2728 南通大学杏林学院杏林导航2队 20.787 2829 上海应用技术学院电子机电队 21.401 2930 常州大学 DTF 21.794 3031 河海大学常州校区海啸 22.214 3132 浙江师范大学雷豹战队 23.669 3233 浙江理工大学金牛队 24.686 3334 三江学院车英一队 24.85 3435 常熟理工学院闪电二队 25.021 3536 河海大学睿风队 25.178 3637 江南大学星空二队 25.401 3738 常州大学狼王 25.479 3839 中国矿业大学徐海学院徐海光电二队 25.718 3940 上海大学 skyline 25.818 4041 上海海事大学海事魑队 26.286 4142 宁波大学旗舰1队 26.895 4243 东南大学成贤学院电光火石 27.126 4344 中国矿业大学 CUMT-CS2 27.138 4445 江南大学星空一队 27.399 4546 上海交通大学 CyberFlash 27.423 4647 扬州大学广陵学院 Thunder队 27.908 4748 中国矿业大学徐海学院徐海光电一队 28.009 4849 常州大学怀德学院光电二号 28.067 4950 常州大学怀德学院光电一号 28.641 5051 华东理工大学华理光电 29.812 5152 上海理工大学上理机光 29.986 5253 上海电力学院计信1队 30.333 5354 上海大学 speedsky 30.406 5455 上海工程技术大学机械工程队 30.554 5556 浙江大学宁波理工学院迅雷极限风 30.908 5657 扬州大学智华队 31.267 5758 上海应用技术学院新知队 31.937 5859 扬州大学猛虎队 32.151 5960 苏州大学 E-shock 32.164 6061 常熟理工学院闪电一队 32.174 6162 三江学院三电二队 32.642 6263 盐城工学院铁军队 33.048 6364 徐州工程学院徐工光电二队 33.057 6465 浙江大学城市学院晨光2队 33.335 6566 中国计量学院小牛队 33.86 6667 南京农业大学南农向前2队 34.087 6768 浙江科技学院蜗牛队 34.994 6869 浙江工业大学之江学院金叹号 36.664 6970 浙江海洋学院东海科学技术学院飙风队 37.979 7071 无锡科技职业学院和谐车队 38.506 7172 盐城工学院驰翔队 38.956 7273 浙江科技学院 JT Engine (二) 38.963 7374 上海电机电机光电组 40.285 7475 南京信息工程大学 ucSmart 40.346 7576 杭州师范大学“光电1”队 40.958 7677 南京信息工程大学 Nuist guangdian2 42.999 7778 南通大学杏林学院杏林1队 46.058 7879 徐州工程学院徐工光电一队 56.938 7980 浙江大学城市学院晨光1队 58.786 8081 南京工程学院 FS 补赛成功 8182 东南大学成贤学院光之舞补赛成功 8283 南京师范大学阿尔法 120 8384 宁波大学旗舰2队补赛成功 8485 华东理工大学华理二队 120 8586 上海第二工业大学光电二队 120 8687 浙江工业大学飞龙二队补赛成功 8788 浙江理工大学飞马队补赛成功 8889 金陵科技学院探索者3队补赛成功 8990 浙江大学宁波理工学院波理工学院1989 补赛成功 9091 中国矿业大学越崎队 120 9192 苏州大学干将队 120 9293 嘉兴学院南湖学院漫步者 120 9394 上海海事大学海事魉队 120 9495 南京工程学院音暴ZMC 补赛成功 9596 中国计量学院小兔队 120 96。
飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组技术报告
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告关于技术报告和研究论文使用授权地说明本人完全了解第八届“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地规定，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地设计方案、技术报告以及参赛模型车地视频、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：带队老师签名：日期：摘要本文介绍了常熟理工学院物电电磁一队电磁车地成果.智能车地硬件平台采用带MC9S12XS128 处理器，软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境，车模采用大赛组委会统一提供地A型车模.文中介绍了智能车机械结构调整，传感器电路设计，舵机、电机控制算法以及起跑线地检测等.车模以MC9S12XS128单片机为控制核心，以安装在车体前地工字电感作为循迹传感器，采用干簧管检测起跑线，以欧姆龙编码器检测速度信息.车模系统地简单工作原理是MC9S12XS128单片机通过AD口采集电感检测地拟量，并通过算法处理，然后返回值用于舵机控制，根据编码器返回值进行电机地闭环控制.通过串口，借用蓝牙等工具进行舵机PD参数，电机PID地调节，以及整定传感器参数地整合处理.关键字：智能车、电机PID控制、舵机PD控制、电磁寻线目录第一章总体方案设计----------------------------------------------------------------- 6第二章智能车机械结构调整与优化---------------------------------------------- 82.1 主销内倾 -------------------------------------------------------------- 92.2 主销后倾 -------------------------------------------------------------- 92.3 外倾角---------------------------------------------------------------- 102.4 车轮安装示意图如下：------------------------------------------- 122.5 舵机地安装--------------------------------------------------------- 122.6 舵机安装示意图如下：------------------------------------------- 132.7 小结-------------------------------------------------------------------------- 13第三章电路设计说明--------------------------------------------------------------- 133.1 电源模块 ------------------------------------------------------------------- 143.2 传感器模块 ---------------------------------------------------------------- 143.3 电机模块 -------------------------------------------------------------------- 153.4 舵机模块 -------------------------------------------------------------------- 153.5最小系统板设计 ----------------------------------------------------------- 163.6系统主板设计 -------------------------------------------------------------- 173.7小结--------------------------------------------------------------------------- 17第四章智能车控制软件设计说明 ------------------------------------------------ 194.1 软件设计总体框架------------------------------------------------------- 194.2 电机PID控制 ------------------------------------------------------------ 194.3 舵机地控制 ---------------------------------------------------------- 234.4 传感器数据地处理------------------------------------------------------- 244.5 小结-------------------------------------------------------------------------- 24第5章开发工具、制作、安装、调试过程说明 ----------------------------- 245.1 软件编译环境 ------------------------------------------------------ 245.2 显示模块 ------------------------------------------------------------- 255.3 蓝牙调试模块 ------------------------------------------------------ 255.4 上位机调试 --------------------------------------------------------- 265.5 本章小结 ------------------------------------------------------------ 27模型车地主要技术参数说明 ------------------------------------------------------- 28结论 -------------------------------------------------------------------------------------- 29参考文献 -------------------------------------------------------------------------------- 30附录A：程序源代码 ---------------------------------------------------------------- 31引言智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体地综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型地高新技术综合体.目前对智能车辆地研究主要致力于提高汽车地安全性、舒适性，以及提供优良地人车交互界面.近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究地热点和汽车工业增长地新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展地智能交通系统当中.熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
飞卡知识竞赛题目
山东大学（威海）飞思卡尔知识竞赛初赛试题（样题）姓名：年级：学号：手机号：一填空题（每空2分，共22分）（1）HCS12微控制的工作电压为（）（2）飞思卡尔智能车竞赛最初起源于哪个国家（）（3）摄像头组一般使用的摄像头是CCD和（）（4）第七届全国飞思卡尔智能车山东赛区在哪个学校举办（）（5）飞思卡尔智能车赛要求使用的传感器不能超过（）个（6）伺服电机不超过几个（）（7）PWM即（）（8）第八届全国飞思卡尔智能车赛中电磁组中如果选用陀螺仪，则必须选择（）公司的（）系列的陀螺仪。
（两空可选答一空，如果两空均答对则得4分但本题最多不超过20分）（9）AD转换中A表示的是（）信号，D表示的是（）信号。
（10）如果有一车模通过连续扫描赛道反射点的方式进行路径检测的属于（）组车模。
二选择题（每题2分，共20分）（请勿在A、B、C、D上打勾否则不得分）1、以下学校中哪所学校是第七届飞思卡尔智能车全国总决赛举办地（）A．南京师范大学B.北京科技大学C.常熟理工学院D.杭州电子科技大学2、请问CCD摄像头的额定工作电压是（）A.3.3VB.5VC.7.2VD.12V3、程序的灵魂是（）A.算法B.函数C.数据结构D.表达式4、以下哪种软件是用来绘制PCB（电路板）的？（）A. KeilB.ProteusC.Visual C++D.Altium Designer5、请问二进制数100101011110011110是（）A.奇数B.偶数6、请把十六进制数5A1D转化为二进制（）A.1000100011000110B.110101********* C101101001011101 D.1011010000111017、飞思卡尔是（）制造商。
A.汽车B.半导体C.汽车芯片D.手机8、第六届与第七届比赛规则变动最大的是以下哪个组（）A.摄像头组B.光电组C.电磁组D.光电平衡组9、第七届比赛规则中要求摄像头组用（）车模，光电组用（）车模，电磁组用（）车模。
第八届飞思卡尔光电平衡组浙江大学一队技术报告
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：浙江大学队伍名称：浙江大学浙江大学一队参赛队员：彭勃邹云阳李佳勇带队教师：姚维韩涛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：I摘要本报告详细介绍了我们小车的实现原理和组成部分。
编写此报告的原因有如下两点：一是为了整理我们过去这一年制作小车的各个过程，使其留下纪念意义；二是为了给以后做小车的同学提供一些参考价值。
此报告具体分为以下三个部分：机械结构的调整、硬件电路的设计、控制算法与具体程序。
在机械结构调整中我们详细介绍了前轮的优化调整，重心的调整以及后悬挂装置的安装与作用。
在硬件电路设计部分中我们给出了电源模块、传感器模块、主控板、舵机驱动模块和电机驱动模块的原理图及相应的器件。
在控制算法和程序内容中我们讲解了我们小车的控制方式并给出了具体的程序以供参考。
关键字：机械调整，电路设计，控制算法，程序AbstractIn this report we introduced components of our smart car and theories that are applied to it in detail. There are two reasons to compose this report that can be listed as follows. Firstly, it is for the commemorative value since it recorded every breathtaking moment during the process of modulating smart car for the past year. Secondly we hope our report will bring incomers who are willing to attend this competition some reference. There are three parts comprising this report: mechanical modulation, electric circuit design and controlling method and procedure. In the chapter of mechanical modulation we thoroughly introduced front tires’ modulation, gravitational center adjustment and rear suspension device. And in the chapter of circuit design we illustrate every part of circuit, including voltage management part, sensor device design part, major control board and motor drive part. Finally in the controlling method chapter we explain our controlling method and detailed procedure.Key words: , mechanical adjustment, circuit design, controlling method, procedureIII目录第一章引言 (1)第二章方案设计 (3)第三章机械结构调整 (5)3.1 转角舵机的固定与安装 (5)3.2 四轮定位 (5)3.3 差速的调整 (8)3.4 整车重心的调整 (9)3.5 系统电路板的固定与安装 (9)3.6传感器的安装 (10)3.7 后悬挂装置 (10)第四章传感器的选择和布局 (13)4.1 传感器的选择 (13)4.2 电磁感应线圈在磁场中的特性 (14)4.3 传感器布局 (17)第五章电路的设计说明 (19)5.1 控制器模块 (19)5.2 传感器设计 (20)5.3 信号放大电路设计 (21)5.4 检波电路设计 (22)5.5 起跑线检查电路 (23)5.6 电机驱动电路设计 (24)5.7 舵机驱动电路设计 (24)5.8 液晶按键电路设计 (24)5.9 系统电源电路设计 (25)第六章智能车软件设计 (27)6.1 控制总流程 (27)6.2 系统控制 (28)6.2.1 数字PID控制 (28)6.2.2模糊控制 (30)6.2.3舵机控制： (31)第七章开发与调试 (33)第八章智能车技术参数 (35)第九章结论 (37)参考文献 (33)附录A 部分程序代码 (35)附录B电路原理图 (51)1第一章引言全国大学生智能汽车竞赛是全国高等教育司委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办，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。
飞思卡尔智能车竞赛赛道新规则解析
ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｔ ｏ ｔ ｕ ｒ ｎ ｏｕ ｒ ｎ ｄ．ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏｍａ ｒ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ９ ０ 。 ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ． Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ
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够 快 速 安 全 的 通 过 各 种 类 型 的赛 道 起 着很 大 的 作 用 。
关 键 词 ：飞 思 卡 尔 ；智 能 车 ； 新 规 则 ：处 理 方 法
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ９ １ １ ． ７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ９ — ０ ０ ４ ９ — ０ ３ 第２ Fra bibliotek卷 第 ９期
第八届飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组南京师范大学-ALPS
2.4 姿态传感器的安装......................................................................17 第三章 程序控制说明..........................................................................18 3.1 角速度信号处理..........................................................................18 3.1.1 卡尔曼滤波原型.................................................................18 3.1.2 卡尔曼滤波化简.................................................................21 3.1.3 角度单闭环控制.................................................................22 3.1.4 角度、速度双闭环控制.....................................................23 3.2 图像处理与方向控制..................................................................24 3.2.1 阈值的选取.........................................................................24 3.2.2 赛道特征值的提取与方向控制...............................................25 第四章 系统开发及调试工具................................................................27 4.1 开发工具......................................................................................27 4.2MATLAB 数据处理.....................................................................27 第五章 模型车及系统参数....................................................................30 第六章 总结............................................................................................31 参考文献..................................................................................................32 附 录....................................................................................................33
第三届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛
百度文库－东北师范大学
2009年第四届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛
获奖名单
一、组织贡献奖
全国总决赛承办学校北京科技大学
东北赛区承办学校吉林大学
华北赛区承办学校北京科技大学
华东赛区承办学校杭州电子科技大学
华南赛区承办学校华南理工大学
西部赛区承办学校西北工业大学
二、优秀论文奖（共26篇）
北京科技大学北京科技大学CCD2队北京科技大学天津学院雷霆二队
北京科技大学中冶一队
清华大学三角洲队光电队
天津工业大学天津工业大学一队
长安大学长大二队
电子科技大学成电飞扬
西安交通大学绝尘队
西北工业大学翱翔队
西北师范大学瞬之队
华中科技大学华中科技大学一队
武汉科技大学首安四队
中南民族大学AE86队
湖北汽车工业学院惠捷二号
华南理工大学疾速队
东北大学龙腾队
东北大学猎豹
东北师范大学东师电子一队
吉林大学爱德队
东北大学秦皇岛分校东秦3队
杭州电子科技大学钱江1号
上海交通大学SmartStar
同济大学Raceking
南京师范大学先驱者
安徽大学风行者
杭电科技大信息工程学院超越者队
六、优秀奖（共15支队伍）
七、创意组。
我校在全国飞思卡尔杯智能车竞赛中获佳绩
我校在全国“飞思卡尔杯”智能车竞赛中获佳绩
第八届全国“飞思卡尔“智能车华东赛区竞赛日前在常州大学落下帷幕，我校共获得二等奖四项，三等奖两项。
该成绩也是我校自2012年开始参加此项赛事以来所取得的最好成绩。
“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛由教育部高校自动化专业教指委主办，从2006年开始至今已连续举办八届，从第三届开始被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目，现已发展成全国30个省市自治区几百所高校广泛参与的全国性赛事。
该竞赛以智能汽车为竞赛平台，要求参赛者通过识别道路传感器、设计电机驱动电路，编写相应软件以及装配模型车，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，在复杂多变的赛道上按照规定路线行进，完成时间最短者为优胜。
该竞赛是一项涵盖自动控制、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科交叉的创意性比赛，融科学性、趣味性和观赏性为一体，有助于激发大学生从事科学研究与探索的兴趣，培养团队协作的人文精神，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动。
本届华东赛区竞赛共有来自江苏省、上海市、江西省60余所高校的260多支队伍参加。
经过激烈的角逐，由我校工业中心组织并指导的应龙队、蜃龙队、蛟龙队、虬龙队获得赛区二等奖，蟠龙队、烛龙队获得赛区三等奖。
具体获奖信息如下（按队伍排名排序）：。
第八届飞思卡尔简单总结
关于传感器前瞻的问题，前瞻过远不是好事，可能因为看到对面的赛道而误判，根据官方赛道数据找到合适的前瞻距离。
入弯减速出弯加速方案可行性较低，不仅增加程序的复杂程度，而且速度提升并不明显，正常入弯的摩擦力足够了是不需要减速的（需要好好调节参数）。
明确自己车子能够稳定跑下来的最快速度，作为保底速度。
3、越复杂越容易出bug，尽量寻找一种简单有效的途径。
4、首先追求稳定性，其次追求速度。
赛前准备
提前开始学习，一学期时间基本也就是实现功能，无法很好的把车调好。（底层的函数可以不用学习，直接拿之前的用，重点放在算法上）
注意进度的安排调整，让每个队友都发挥作用，（后期写软件基本都是一个人写了之后，其它两个人就不好上手了。）
见过光电组的在车头加LED照明补光防止车子看到自身影的再补充。
如果对场地等有什么疑问要立即向主裁提出疑问。
不要起太怪的英文名，颁奖老师读不出来的时候真的很尴尬（玩笑啦）。
决赛只有三次跑的机会。
自带校旗可以挂在体育场的。
本届决赛赛道设置虚线，坡道，障碍。以赛前的官方通知为准。
电磁组比赛可以调节信源强度。
摄像头组到比赛环境应该注意阴影和反光对车子的影响。（实在调不好，在比赛时可以用自己的影子挡下赛道的反光）
比赛注意
自己操心比赛的各项时间以及安排（指导老师啥都不管）
调车完毕当晚可以领取赛道（数量有限）
做好赛车的保养工作。
正式比赛之前有调试机会，每组20分钟（本次），可以一个学校同一组别的队伍一起入场，每组就有40分钟调节时间。
比赛前六十秒试车，三十秒准备第一次跑，准备超时本次成绩不计，但是可以跑。
第八届飞思卡尔赛后简单总结
第八届飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组西南交通大学Simple
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：西南交通大学队伍名称：Simple参赛队员：陈佳兴齐辉付鑫带队教师：蒋朝根龙文杰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八届“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：陈佳兴齐辉付鑫带队教师签名：蒋朝根龙文杰日期：2013年8月14日目录第一章引言 (1)1.1飞思卡尔智能汽车比赛介绍 (1)1.1.1飞思卡尔智能汽车竞赛简介 (1)1.2.2比赛规则介绍 (2)1.2.3器材限制规定 (3)第二章整体设计方案 (6)2.1整个系统概述 (6)第三章车模机械设计 (7)3.1车模轮胎的处理 (8)3.2车模编码器的安装 (8)3.3车模电池的放置位置与配重 (9)4陀螺仪的安放位置 (11)第四章车模电路设计 (12)4.1主控芯片 (12)4.1驱动方案 (13)4.2液晶和键盘模块 (13)4.3无线蓝牙 (14)4.4主控板 (14)4.5 CCD模块 (17)4.5.1 CCD的大体参数 (17)4.5.2控制信号 (18)4.6关于电容传感器个数和车的一些参数 (19)第五章直立原理 (19)5.1车模平衡控制 (19)5.2测量车模的角度的传感器 (20)5.3互补滤波 (21)第六章程序控制说明 (22)6.1 直立控制 (22)6.2 速度控制 (24)6.3 转向控制 (26)第七章开发工具、调试系统说明 (27)7.1蓝牙无线串口 (27)7.2 Labveiw上位机软件 (28)7.3 ccd软件 (32)7.3 matlab做的数据分析 (33)第八章鸣谢与总结 (34)参考文献 (34)附录代码 (36)CCD (36)OLED (38)卡尔曼 (52)互补 (53)速度控制 (54)第一章引言1.1飞思卡尔智能汽车比赛介绍1.1.1飞思卡尔智能汽车竞赛简介飞思卡尔公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。
2012全国大学生“飞思卡尔”杯 智能汽车竞赛介绍
六、控制单元
车模控制电路须采用飞思卡尔半导体 公司的8位、16位、32位MCU作为唯一的微 公司的8位、16位、32位MCU作为唯一的微 控制器。8位的可以2片，其他只能1 控制器。8位的可以2片，其他只能1片。 同一学校同一组别不同队伍之间需要采 用飞思卡尔不同系列的微控制器。 用飞思卡尔不同系列的微控制器。 飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32 飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32 位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位 Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位 MPC56xx系列；8 MPC56xx系列；8位微控制器系列（可使用 2片）；16位DSC系列；16位微控制器 片）；16位DSC系列；16位微控制器 9S12XS系列；16位微控制器9S12G系列。 9S12XS系列；16位微控制器9S12G系列。
加了电磁组 • 一所学校报名队数超过一队时，两个组别 都要有。即必须先满足每个组别都有后， 才能增加同一组别的队数
三、组别
• 光电组：
探测赛道的传感器采用光电传感器（LED,光敏 探测赛道的传感器采用光电传感器（LED,光敏 管）。限制：传感器数量不能超过16个，一个光 管）。限制：传感器数量不能超过16个，一个光 敏接收管算一个传感器 • 摄像头组： 探测赛道的传感器采用摄像头，一个摄像头算一 个传感器 。电磁组：赛道上铺设有一根漆包线，通有100 。电磁组：赛道上铺设有一根漆包线，通有100 mA的20KHZ的电流，需要加磁传感器来检测赛道。 mA的20KHZ的电流，需要加磁传感器来检测赛道。
• 校内B类智能车竞赛规则和全国的相同 校内B
但MCU不受限制，可以采用任何一款 MCU不受限制，可以采用任何一款 学校统一提供车模机械套件，控制电路和软件 自己设计，费用相对较低。 成绩较好者可以继续培训参加明年底11月 成绩较好者可以继续培训参加明年底11月 份的全国比赛。 瑞萨超级MCU模型车竞赛：由于瑞萨收购 瑞萨超级MCU模型车竞赛：由于瑞萨收购 了NEC,所以隔一年资助电子设计竞赛，隔一 NEC,所以隔一年资助电子设计竞赛，隔一 年资助模型车竞赛。
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。
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第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：西南交通大学队伍名称：Simple参赛队员：陈佳兴齐辉付鑫带队教师：蒋朝根龙文杰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八届“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：陈佳兴齐辉付鑫带队教师签名：蒋朝根龙文杰日期：2013年8月14日目录第一章引言 (1)1.1飞思卡尔智能汽车比赛介绍 (1)1.1.1飞思卡尔智能汽车竞赛简介 (1)1.2.2比赛规则介绍 (2)1.2.3器材限制规定 (3)第二章整体设计方案 (6)2.1整个系统概述 (6)第三章车模机械设计 (7)3.1车模轮胎的处理 (8)3.2车模编码器的安装 (8)3.3车模电池的放置位置与配重 (9)4陀螺仪的安放位置 (11)第四章车模电路设计 (12)4.1主控芯片 (12)4.1驱动方案 (13)4.2液晶和键盘模块 (13)4.3无线蓝牙 (14)4.4主控板 (14)4.5 CCD模块 (17)4.5.1 CCD的大体参数 (17)4.5.2控制信号 (18)4.6关于电容传感器个数和车的一些参数 (19)第五章直立原理 (19)5.1车模平衡控制 (19)5.2测量车模的角度的传感器 (20)5.3互补滤波 (21)第六章程序控制说明 (22)6.1 直立控制 (22)6.2 速度控制 (24)6.3 转向控制 (26)第七章开发工具、调试系统说明 (27)7.1蓝牙无线串口 (27)7.2 Labveiw上位机软件 (28)7.3 ccd软件 (32)7.3 matlab做的数据分析 (33)第八章鸣谢与总结 (34)参考文献 (34)附录代码 (36)CCD (36)OLED (38)卡尔曼 (52)互补 (53)速度控制 (54)第一章引言1.1飞思卡尔智能汽车比赛介绍1.1.1飞思卡尔智能汽车竞赛简介飞思卡尔公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。
飞思卡尔公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。
他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。
并拥有雄厚的知识产权，其中包括6,200 多项专利。
为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。
该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。
该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，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，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
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。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，得到了教育部相关领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30个省市自治区近300所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008年起被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中科技人文竞赛之一（教高函[2007]30号文）。
全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校（包括港、澳地区的高校）参赛。
竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛，各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。
每届比赛根据参赛队伍和队员情况，分别设立光电组、摄像头组、创意组等多个赛题组别。
每个学校可以根据竞赛规则选报不同组别的参赛队伍。
全国大学生智能汽车竞赛组织运行模式贯彻“政府倡导、专家主办、学生主体、社会参与”的16字方针，充分调动各方面参与的积极性。
全国大学生智能汽车竞赛一般在每年的10月份公布次年竞赛的题目和组织方式，并开始接受报名，次年的3月份进行相关技术培训，7月份进行分赛区竞赛，8月份进行全国总决赛。
1.2.2比赛规则介绍参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分（省）赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。
参赛队伍的名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间来决定，参加全国总决赛的队伍同时必须提交车模技术报告。
大赛根据道路检测方案不同分为电磁、光电平衡与摄像头三个赛题组。
使用四轮车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组；使用四轮车模通过采集赛道图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行进行路经检测的属于摄像头组；使用指定两轮车模保持车体直立行走的车模属于平衡组。
竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分（省）赛区比赛以及全国总决赛，在实际可操作性基础上力求公正与公平。
1.2.3器材限制规定1.电机RN-260各赛题组车模运行规则：(a) 电磁组：四轮车模正常运行。
车模使用A型车模。
车模运行方向为：转向轮在前，动力轮在后，如图1所示：车模运行方向动力轮转向轮图1电四轮车模运行模式(b) 摄像头组：车模反方向运行。
车模使用B型车模。
车模运行方向为：动力轮在前，转向轮在后，如图2所示：车模运行方向动力轮转向轮图2摄车模运行模式(3) 光电平衡组：车模直立行走。
使用D型车模。
车模运行时只允许动力轮着地，车模直立行走。
车模运行方向应按照图3所示：车模运行方向注意：车模需要按照图示的方向运行。
D车模动力轮图3光平衡组车模运行模式●细节及改动限制见附件一。
2. 须采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位处理器作为唯一的微控制器。
●有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二；3. 三个赛题组使用传感器限制：●参加电磁赛题组不允许使用光学传感器获得道路的光学信息，但是可以使用光电码盘测量车速；●参加光电平衡组的车模可以使用光电传感器、指定型号的线性CCD传感器进行道路检测，禁止使用激光传感器。
光电平衡组若采用线性CCD，需使用Texas Advanced Optoelectronic Solution公司的TSL1401系列的线性CCD，如下图所示：图4线阵CCD型号●参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段；●非电磁组的赛道没有电磁信号；4. 其他事项●如果车模中禁止改动的部件发生损坏，需要使用相同型号的部件替换；●摄像头组车模改装完毕后，车模尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长。
电磁组车模改装完毕后，车模尺寸宽度不超过250mm，长度没有限制。
第二章整体设计方案2.1整个系统概述整个车模软硬件和调试模块组成如图所示的系统。
这其中k60作为处理器处理各种的传感器信息并做出恰当的响应。
使整个车在保持平衡的同时能够辨别赛道能够快速稳定的循迹。
上位机帮助我们提高调试的效率能够最快的的得出最佳的结果。
我们的车模上有ccd模块用于辨别赛道信息，液晶和键盘用于观察和调整各种参数，陀螺仪和加速度计模块用于实时测量车模的倾角为平衡打下基础，电机驱动模块用于控制双电机，测速模块用编码器事实测量当前的脉冲个数，无线串口是将上位机和整个车模联系起来对车模各种数据进行显示和数据分析。
第三章车模机械设计机械部分也是很关键的，前期我们没有意识到这个问题，在后期的速度提升到一定水平之后，开始出现拐弯翻车的情况，于是开始从机械上进行改进。
对于直立车来说，重心稍高一些对调直立很有帮助，但速度一快就容易翻车。
于是尽量降低车的重心，将电池尽量往下放，但是又出现了新的问题，那就是直立调的很烂，驾驭不了。
于是又从程序上进行优化，将速度环重新改进，最后不管重心多低都能很好的控制，所以我们才敢把车的重心能放多低就放多低。
主控板、驱动板、电池都往下放了，所以弯道很少出现翻车了。
3.1车模轮胎的处理我们在实验室试跑的时候试过在轮胎内加软海绵和致密海绵如图3.1.1所示。
经过实验发现要利于过障碍物轮胎不应填充过硬的海绵。
最终我们选测了轮胎原配的海绵。
车模在运行的过程中轮胎很容易出来十分的影响车的性能我们最终决定将车的轮胎与车的轱辘粘在一起如图3.1.2所示。
3.2车模编码器的安装两轮平衡车的控制对速度的要求很严格并且精度需求很高，所以我们没用选测使用光电编码盘而是选测小巧灵活的编码器我们选测的是单向的157p的内密控的编码器如图3.2.1所示。
图3.2.1这个编码器相对于其他很多类型的编码器而言体积很小，所以很方便的就可以利用车模上的螺丝安装孔直接安装在轮胎上方与电机的齿轮啮合。
如图3.2.2所示。
图3.2.23.3车模电池的放置位置与配重对于车模而言要保证平衡的稳定性和车模的速度需选测一个恰当的重心。
电池的重量为300g不容忽视它的安放位置。
由于电池放的很低，所以整个车体平衡的时候会向前倾斜，为了不让它向前倾斜的很厉害，也为了让它跑的更稳定一些，不让它那么飘，我们试着加配重，我们尝试过很多种方式，可以用一个简图说明。
每种方案各有利弊，经过长期测试，最后我们选用的方案是此种方案，电池和配重都加的很低，有了配重，车会变得很稳定，也不会翻车。
今年的循迹传感器主要靠线性ccd，他每次能读取赛道上一行的128的点的赛道信息对于循迹很方便。
但是由于考虑到赛道的宽度和车的视线的宽度，我们尝试过各种高度和前瞻。
为了提速，我们也试过用两个CCD，最后发现两个用的效果不好，后来我们用第二个CCD专门检测起跑线和障碍物。
效果图如下：由于CCD架的太高，虽说CCD不重，但力臂比较长，所以力矩相对比较大，于是为了保证前瞻，我们使用了如下安装方式,最后选择了最后一种方案：4陀螺仪的安放位置要保证车的正常行驶陀螺仪的安放位置很重要，陀螺仪需要水平如果倾斜后转弯的时候速度将难以控制。