“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有关保留、
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
本文详细介绍了我们为第八届全国智能车大赛而准备的智能车系统方案。该系统以 Freescale16 位单片机 MC9S12XS128MAA 作为系统控制处理器，采用加速度计和陀螺仪传感器获取直立车姿态信息以控制两个直立驱动马达使车模直立，同时借助于线性CCD的图像采样模块获取赛道图像信息，通过软件算法提取赛道边界，识别当前所处赛道位置，算出小车与黑线间的位置偏差，采用 PID 方式对两个驱动马达进行差速控制，实现了车模的转向控制。通过光电编码器实时获取小车速度，形成速度闭环控制。调试过程中应用CodeWarrior IDE软件观察返回值，并结合串口上位机辅助调试PID参数。文中将介绍赛车机械结构和调整方法、赛车直立方案和转向方案、赛车硬件电路的搭建以及软件的设计与参数调试。
关键词：智能车系统 直立 线性CCD 调试测试 Freescale16 位单片机
目录
II
摘要………………………………………………………………………………… III
第一章 引言………………………………………………………………………1
1.1 智能车竞赛的意义...........................................1 1.2 智能车竞赛规则.............................................1 1.3 系统总体方案的设计.........................................2 第二章 车模机械结构的改进…………………………………………………?3
2.1 车模初始结构介绍...........................................3 2.2 测速编码器的安装...........................................3 2.3 线性模块CCD的安装.........................................4 2.4 电池的固定.................................................5 第三章 车模硬件电路设计…………………………………………………… 6
3.1 电源电路设计…………………………………….……………………. 6 3.2 XS128最小系统…………………………………………………………. 6 3.3加速度计和陀螺仪电路.....................……………………..7 3.4马达驱动电路设计.........................……………………..8 3.5线性CCD模块电路…………………….………………………………. 9 3.6起跑线检测电路设计.…………………………………………………..10 3.7模型车总体尺寸与外形照片……..................……………..11 第四章 车模软件设计………………………………………………………… 12
4.1 软件系统概述…………………………………………………………..13 4.2 PID算法介绍……………………………….....................…13 4.3直立控制算法介绍……………………….......……………………..14 4.4速度控制算法…………………………….……………………………..17 4.5线性CCD驱动算法…………….............………………………..17 4.6转向控制算法………………………………………………….………..19 4.7起跑线算法………………………………………….…………………..200
第五章 智能车开发平台和调试技术………………………………………….211
5.1 CodeWarrior简介……………………………………………………….211 5.2 软件开发平台..............................................222
5.3 软件调试平台CodeWarrior …………………………………………..25 第六章 结 论……………………………………………………………………34
6.1 参赛心得..................................................34 6.2 智能车的不足以及改进......................................34 参考文献…………………………………………………………………………… I 致谢…………………………………………………………………………………2 附录A：模型车程序源代码………………………………………………………3
III
飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组
