飞思卡尔智能车教程共56页
飞思卡尔智能车摄像头组新手指南（5）--让车跑起来篇
飞思卡尔智能车摄像头组新⼿指南（5）--让车跑起来篇舵机、电机控制策略让车跑起来彭岸辉控制器设置了快速的控制周期，在每个运算周期内，控制器即时地得到智能车车速以及传感器采样来的道路信号，经过控制算法的计算后，控制单元输出相应的前轮控制转⾓以及电机占空⽐的值，其输出值再经过函数映射关系转换为 PWM 脉宽信号传⾄前轮舵机以及驱动电机，从⽽实现⼀个周期的控制。
由于摄像头的信号是具有周期性的，可以直接采⽤摄像头采集⼀幅图像的周期作为控制周期。
舵机控制采⽤ PD 控制，控制跟随性较好，P可以及时对赛道的变化作出反应，当然舵机的 P 项值也是跟随赛道情况变化的，直道和较⼩的弯道时控制较弱，90 度弯道或 270 度⼤弯道控制量较强，D有预测道路类型的作⽤，也就是能使舵机提前打⾓。
电机控制采⽤ PID 控制，可以减⼩动态误差并且跟随性能较好。
当然也可以使⽤其他控制，很多⼈舵机采⽤P控制，电机采⽤PD或PI控制。
对⽐他们的优缺点⾃⼰选择适合⾃⼰⼩车的PID。
这⾥不进⾏深⼊讲解。
前⾯的⼯作完成后懂得基本的图像处理算法就差不多可以使⼩车跑起来了！要使⼩车跑起来其实不难的，很多初学者最希望的就是看⾃⼰的车跑起来，因为当初我也是这样的，很理解师弟师妹们此刻的想法！最基本的图像处理算法就是：图像中间往两边搜索⿊线注意：初学者在初学时不知道偏差是怎样计算的。
这⾥就提⼀下：偏差就是计算出的中线即图中赛道中的⿊线与摄像头所看到的中线即图中赛道中的竖直红线（例如采集到的图像是100列的，那么摄像头看到的中线就是50）做差得到的值就是偏差。
它表⽰车当前位置与期望位置的偏离程度。
再看个图吧：⽤两⾏来说明，其他的⼀样。
第⼀⾏左边坐标（0,1）右边坐标（0,99），得出的中线就是（0,50），那么50所在的那⼀列就是摄像头所看到的中线（就是图中竖直的红线）。
这⾥再提⼀下，很多⼈提出中线后发现上位机上或LCD上没显⽰出中线，其实显⽰出中线很简单的：根据RGB，⼀个像素点的像素值为255时显⽰出来的是⽩⾊，像素值为0时显⽰出来的是⿊⾊。
《智能车制作 “飞思卡尔杯”从入门到精通》教材部分章节节选
图 3-7 前置 置卧式
16 6
图 3-8 后置卧式
优点：安 安装原车模 模舵机布置方 方式、改动 动量小，重心 心低； 缺点：响 响应速度慢 慢、两边拉杆 杆长度不一 一样、转向不 不对称。 2）.扣式
图 3-9 扣式 扣
优点：重 重心低、响 响应速度快、 、转向平顺 顺对称； 缺点：安 安装过程复 复杂、不利于 于后续维护 护调整。 3）.卧式
图 3-14匀速圆 圆周运动
转向舵机因 因型号固定 定在供电电 压确定时其 其输出力矩 矩是固定的， ，我们知道 道力矩等于 于 力与 与力臂的乘积 积，即 M=F F*L。舵机 的输出力矩 矩与摆臂长度关系如下 下： 舵机转矩 矩=舵机摆臂 臂作用力*摆臂长度 摆 18 8
假设舵机 机输出力矩 矩是恒定的 ，其输出轴 轴的旋转角 角速度也是恒 恒定的，舵 舵机摆臂端 端 部的 的瞬时线速度 度随舵机摆 摆臂长度增 加而增大。摆臂的瞬 瞬时线速度大 大会导致转 转向系统灵 灵 敏度 度提高，这是 是我们最希 希望得到的。 。 同时，我 我们知道在 在转向时舵机 机摆臂的力 力传递搭到 到横拉杆，横 横拉杆的作 作用力大于 于 轮胎 胎阻力时才开 开始转向，小于或者 等于轮胎阻 阻力时不转 转向。开始转 转向后，横 横拉杆作用 力越 越大轮胎转的 的越快，也 也就是说转向 向响应速度 度越快。 而舵机力 力矩是恒定 定的，舵机摆 摆臂作用力 力与摆臂长 长度是成反比 比的，此长 长彼消。舵 舵 机摆 摆杆不能太长 长也不能太 太短，太短， 响应慢，太长，拉不 不动，响应 应也慢。 最合适的 的舵机摆臂 臂长度值， 可以通过转 转向系统四 四杆机构仿真 真结合实际 际测试来获 获 取。实际测试可 可以选用不 不同长度的舵 舵机摆臂装 装车后测试转 转向灵敏度 度。 获取最佳舵 舵机摆臂长 长度后，可 以对摆臂的 的外形做优 优化以达到减 减重、美观 观的效果。 图 3 3-15 为优化 化后的舵机摆 摆臂，选用 用 1mm 不锈钢板线切 切割成型。 不锈钢板有 有良好的刚 刚 度、韧性，为了 了减重将摆 摆臂中部切除 除一块。
飞思卡尔智能车教程-
下面通过例题讨论正弦稳态电路的各种分析方法。
一、求解一端口的阻抗或导纳 解
§9-3 正弦稳态电路的分析
习题9－1 试求图示各电路的输入阻抗Z和导纳Y。 (c)该一端口内不含受控源，可以利用阻抗的串并联 等效变换求得其输入阻抗或输入导纳。 串联等效阻抗为
Z 40 j 40 ( ) 1
Z 40 j 40 ( ) 2
一端口的输入阻抗为
Z Z ( 40 j 40 )( 40 j 40 ) Z 12 40 Z Z 40 j 40 40 j 40 1 2
一端口的输入导纳为
1 1 Y 0 .025 S Z 40
虽然电路中含有电感和电容元件，因为阻抗的电抗分量为 零或导纳的电纳分量为零，故该一端口是阻性阻抗，即对外 呈现电阻性。
5μF
UL Us
U V R 60
UC Us
-
U
U R I 60 53 . 13 V R
U j L I 240 36 . 87 V L
1 U j I 160 ( 143 . 13 ) V C C
这种现象在实际电路中要引起注意。这种现象发生的条 件一般是电路中既有L元件，又有C元件。
+ U
+
- + U L UR
5μF
+
-
s
U
.
C
-
1 B 0 .032 S L L eq
1 1 L 6 . 25 mH eq 0 . 032 0 . 032 5000
G
Leg
并联等效电路是一个电导元件和一个电感元件 的并联组合。
Z eqZ R Z L Z C 15 j20 25 53 .13 感性阻抗
[电子教案(PPT版本)]“飞思卡尔”杯智能汽车设计与实例教程 (3)[72页]
![[电子教案(PPT版本)]“飞思卡尔”杯智能汽车设计与实例教程 (3)[72页]](https://img.taocdn.com/s3/m/efb98131a5e9856a56126098.png)
低频段 基本相同
用PWM波代替正弦半波
用一等幅不等宽的脉冲来代替 一个正弦半波
把正弦半波N等分，看成N个相
连的脉冲序列，宽度相等，但 幅值不等；
用矩形脉冲代替，等幅，不等 宽，中点重合，面积（冲量） 相等，宽度按正弦规律变化
相关概念
占空比：高电平保持的时间与该PWM 时钟周期的时间之比
分辨率：指占空比最小值 频率 双斜率/单斜率
单片机需要一个稳定的电压保持平稳工作，所以供电 最好设计为独立供电，避免与其他负载并联导致负载变化时 影响单片机供电引起问题。 推荐使用“三端固定式集成稳压器”来为单片机提供降压稳
压供电。
正 输 入 电 压
C1、C3 滤波电容
C2、C4 抑制芯片 自激振荡
常用的稳压芯片有78系列、LM2940、AMS1117 等系列。由于78系列的稳压芯片发热量较大，不作推 荐。在5V稳压方案中使用LM2940进行讲解，在3.3V 稳压方案中则使用AMS1117-3.3。
5V传感器获取的信号要经过缓冲芯片变换为 3.3V的信号输入到单片机中
2.2 电动机驱动电路设计
电动机的速度是根据传感器的反馈 随时调整的
脉宽调制（PWM） 需要驱动模块来放大单片机输出的
信号 PWM信号的占空比决定电动机的转速
，故电动机的调速可通过改变PWM信 号的占空比来实现 欲实现双向控制，就要使用H桥。H 桥可以实现电动机的双向调速
LM2940S(TO-263-3)
AMS1117-3.3(SOT-223)
思考题：总结常用的稳压芯片，列出他们的异同点
滤
波
检测稳
电
压IC是
容
否有正
LM2940S 5V稳压电路示例
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。
飞思卡尔单片机教程
注 : A/D模块的时钟频率要在500KHz和2MHz之间， 所以在选择分频因子时一定要注意。
采样时间选择
SMP [1 :0]
采样时间
00
2个 A/D时钟周期
01
4个A/D时钟周期
ATDclock= ( (BusClock) / (PRS+1) ) /2
10
8个A/D时钟周期
11
16个A/D时钟周期
设CCBCA = 000，转换序列从通道
0开始；ATD0DR0，
ATD0DR1,ATD0DR2存放转换结果
设CCBCA = 0 10，转换序列从通道 2开始。 仍然是ATD0DR0，
ATD0DR1,ATD0DR2存放转换结果
S8C 、S4C 、S2C 、S1C：定义转换队列的长度 。默认长度为4。 FIFO： 结果寄存器先进先出模式 。1=FIFO模式 ，转换结果是连续 存放的；0=非FIFO模式 ，转换结果放在对应的寄存器中。 FRZ1、FRZ0：背景调试冻结模式允许 。这两个控制位就决定了，
{ while (ATD1STAT0_SCF ==0) ;
ad_value [0] = ATD1DR0; ad_value [4] = ATD1DR4;//使用 PORTB= (byte) ad_value [4] ;
}}
void ATDInit(void)
{ATD1CTL2=0xC0;//AD模块上电,快速清零,无等待模式,禁止外部触发, 中断禁止 // ADPU AFFC AWAI ETRIGLE --- ETRIGP ETRIGE ASCIE ASCIF
PRS=3
ATD1CTL5=0xA4; //右对齐无符号 ，单通道采样 ，通道0
飞思卡尔智能车摄像头组入门指南
飞思卡尔智能车摄像头组入门指南摄像头摄像头的组成主要分为三部分：镜头、含传感器的处理芯片、外围电路板。
镜头主要就是一个凸透镜，透镜焦距越小越广角，同时桶形失真越严重；焦距越大，视角越窄，透镜越接近理想的“薄透镜”则可忽略桶形失真。
处理芯片将传感器上的电压信号按照已定义的协议输出。
外围电路主要提供电源、稳压、时钟等功能。
摄像头按照信号类型可分为模拟摄像头、数字摄像头两种。
由于单片机普通IO口只能读取数字信号，故对于模拟摄像头要设计模数转换（ATD）。
数字摄像头数据可以直接进单片机。
用模拟摄像头的缺点是要自己设计模数转换电路，同步信号分离电路。
优点是可以自行加入硬件二值化电路，即对某一个像素点只用1、0来表示黑、白。
摄像头按照传感器，可分为CCD、CMOS。
CCD成像质量好，贵。
CMOS 成像质量略差，便宜。
摄像头的选取从尽快实现，缩短开发时间的方面考虑，应购买数字摄像头。
典型的型号是OV7620（该型号是指处理芯片的型号）。
OV7620是CMOS数字摄像头，采用PAL制式，默认隔行扫描，默认YUV颜色空间输出（详见后文）。
长远考虑，应选取CCD模拟摄像头。
一来可以避免高速状态下的运动模糊，二来可以自行设计硬件二值化电路，FIFO电路等，大大降低CPU 运算压力。
摄像头信号协议介绍每秒超过24帧的连续图片即可形成动态的视频。
考虑到我国采用50Hz交流电，为了实现方便，摄像头被设计为每秒25帧，每帧耗时两个周期。
还是为了实现方便，每一帧图片被分为两半，每半帧耗时一个周期。
半帧的划分方式为：奇数行和偶数行各组成半帧。
即通常的电视机，每20ms奇数行的信息刷新一次，接下来20ms偶数行刷新一次，再20ms奇数行刷新一次……。
欧美采用60Hz交流电，摄像头每16.6ms刷新一次，被称为PAL制式。
摄像头拍摄的一帧画面被称为“一场”（field），一场又分为“奇场”和“偶场”，各称“半场”，合称“全场”。
像这样分奇偶场分别刷新的扫描方式被称作“隔行扫描”（interlace），某些摄像头支持“逐行扫描”（progressive），其意自见。
智能车制作全过程(飞思卡尔)
智能车制作全过程(飞思卡尔)如果我写得好,请顶我一下,我将再接再厉!(本人在很久以前做的一辆用来比赛的智能车--获得华北一等奖,全国二等奖,有许多可改进地方.)下面我们来立即开始我们的智能车之旅:首先,一个系统中,传感器至关重要."不管你的CPU的速度如何的快,通信机制如何的优越,系统的精度永远无法超越传感器的精度" .是的,在这个系统中,传感器的精度,其准确性就显得至关重要.如果你问我传感器的电路,呵呵,我早就和大家分享了,在我发表的日志中,有一篇<<基于反射式距离传感器>>的文章就详细的说明了传感器的硬件电路以及可以采取的信号采样方式.传感器安装成一排,如上面排列.(就是个一字排列,没有什么特别)接下来,看看我们如何处理传感器得到的信息:大家看到了.结构很简单,我们已经搞定了传感器通路.下面我们来看看多机的控制方面的问题:其实,不管是便宜还是比较贵的舵机,都是一样的用法.舵机的特点就是不同的占空比方波就对应着舵机的不同转角.当然不同的舵机有不同的频率要求.比如我用的这个舵机:方波频率50HZ.怎么改变占空比?这个不就是PWM模块的功能嘛.PWM模块可以输出任意占空比的方波.只要你控制其中的占空比寄存器,就可以直接控制舵机的转角.你只要将传感器的状态和这个占空比对应上,不就OK了?就这么简单,做到这里,你就可以让你的车在跑道上跑了!接下来,我们的工作是让智能车更加完善:速度要稳定.在当前的系统结构中,要使一个系统更稳定更可靠,闭环系统是一个选择.(如果你不知道什么是闭环系统,可以参照我的文章里面的一篇"基于单片机的PID电机调速"),既然是一个闭环系统,速度传感器是必不可少的,用什么样的传感器做为速度反馈呢:仔细看,和后轮之间有一条皮带的这个貌似电机的东西,就是我的速度传感器,它的学名叫"旋转编码器".这个器件的特点就是:每转一圈,就会从输出端输出一定的脉冲,比如我这个旋转编码器是500线的,就是转一圈输出500个脉冲.因此,我只要在单位时间内计数输出端输出的脉冲数,我就可以计算出车辆的速度.显然,这个速度可以用来作为PID速度调节的反馈.现在有了反馈,我们需要的是调节智能车驱动电机的速度了,如何来调速,就成了必须解决的问题了.我用的是驱动芯片MC33886. 其实,这个芯片就是一个功率放大的模块.我们知道,单片机输出的PWM信号还是TTL信号,是不能直接用来驱动电机的.非要通过功率模块的放大不可.这个道理其实很简单,就像上次我给大家画的哪个电子琴电路的放大电路一样:看上面的那个三极管,就是将TTL电路的电流放大,才能够来驱动蜂鸣器.其实这里的这个MC33886就是这样的一个作用.而且我们自己也完全可以用三极管自己搭建一个这样的功率放大电路,当然,驱动能力肯定不如这里的这个MC33886(如我们用三极管就搭建了超过MC33886的电路,摩托罗拉就不会卖几十块钱一个了.呵呵.)知道了这个MC33886的工作原理,就好说了,一句话,通过PWM来调节电机的速度.当方波中高电平占的比例大,电机的平均电压肯定高,转速肯定快.也就是说,PWM的占空比越大,电机转速越高.看,就这么简单,这个智能车就做好了.接下来,我们就把我们知道的PID知识放到舵机和直流驱动电机的控制中去.就可以达到一个比较好的控制效果.如果要达到更高的水平,肯定机械方面的改造也少不了.当然,这不属于本文的讨论范围.呵呵.智能车制作全过程(飞思卡尔---舵机篇发表于 2008/11/28 10:00:55感谢大家的支持!如果我写得好,请顶我一下!智能车的制作中,看经验来说,舵机的控制是个关键.相比驱动电机的调速,舵机的控制对于智能车的整体速度来说要重要的多.PID算法是个经典的算法,一定要将舵机的PID调好,这样来说即使不进行驱动电机的调速(匀速),也能跑出一个很好的成绩.机械方面:从我们的测试上来看,舵机的力矩比较大,完全足以驱动前轮的转向.因此舵机的相应速度就成了关键.怎么增加舵机的响应速度呢?更改舵机的电路?不行,组委会不允许.一个非常有效的办法是更改舵机连接件的长度.我们来看看示意图:从上图我们能看到,当舵机转动时,左右轮子就发生偏转.很明显,连接件长度增加,就会使舵机转动更小的转角而达到同样的效果.舵机的特点是转动一定的角度需要一定的时间.不如说(只是比喻,没有数据),舵机转动10度需要2ms,那么要使轮子转动同样的角度,增长连接件后就只需要转动5度,那么时间是1ms,就能反应更快了.据经验,这个舵机的连接件还有必要修改.大约增长0.5倍~2倍.在今年中,有人使用了两个舵机分别控制两个轮子.想法很好.但今年不允许使用了.接下来就是软件上面的问题了.这里的软件问题不单单是软件上的问题,因为我们要牵涉到传感器的布局问题.其实,没有人说自己的传感器布局是最好的,但是肯定有最适合你的算法的.比如说,常规的传感器布局是如下图:这里好像说到了传感器,我们只是略微的一提.上图只是个示意图,意思就是在中心的地方传感器比较的密集,在两边的地方传感器比较的稀疏.这样做是有好处的,大家看车辆在行驶到转弯处的情况:相信看到这里，大家应该是一目了然了，在转弯的时候，车是偏离跑道的，所以两边比较稀疏还是比较科学的，关于这个，我们将在传感器中在仔细讨论。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。