第八届“飞思卡尔”杯大学生
智能车竞赛
技术报告
学校：华中科技大学
队伍名称：华中科技大学摄像头1队
参赛队员：程鹏
樊旭
李鑫
带队教师：何顶新彭刚
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：
带队教师签名：
日期：
目录
第1章引言 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 智能车系统框架图 (1)
1.3 智能车设计 (3)
1.4 本文结构 (4)
第2章智能车硬件电路设计 (5)
2.1 单片机最小系统 (5)
2.2电源管理 (6)
2.3摄像头 (10)
2.4编码器 (12)
第3章智能车机械设计 (13)
3.1概述 (13)
3.2机械设计 (14)
第4章智能车程序设计 (29)
4.1图像采集与道路识别 (29)
4.2特殊标志识别 (31)
4.3控制策略 (32)
4.4赛道模式 (36)
4.5单片机总体控制 (36)
第5章智能车调试和调试平台设计 (38)
5.1 调试工具 (38)
5.2 调试平台的设计 (39)
第6章总结全文 (40)
6.1技术参数说明 (40)
6.2存在的问题 (40)
6.3致谢 (40)
A附录......................................................................................................................................... I
第1章引言
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大学生科技创新活动。
参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的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、动力电机驱动、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。
本文从整体车模的机械、电路、硬件等方面，详细地阐述了基于数字摄像头的智能巡线小车的设计。
1.1 概述
在历时近半年的智能车的准备过程中，我们经过多次尝试和实验以及理论分析，最终确定了使用K60作为智能车核心处理芯片，同时使用SONY CCD模拟摄像头作为图像传感器对道路进行识别，成功实现了基于数字摄像头图像采集系统，并确定了适当的摄像头视野以及合理的控制算法，使智能车在高速运行的状态下能够平稳、顺利的完成比赛
1.2 智能车系统框架图
智能车系统在大方向上主要分为四部分：电路部分、程序部分、机械结构部分、辅助部分。智能车系统结构框如图1.1所示：
图1.1 系统结构框图
1.3 智能车设计
1.3.1 电路设计
为了实现高分辨率、硬件周期短的智能车图像识别系统，在智能车设计的过程中，对于图像的处理，使用视频同步分离芯片1881，设计的中实现了图像的硬件二值化，并合理的处理了分辨率，分辨率外部设置，使单片机能够合理的采集图像进行处理。
主要处理芯片使用了比较新的K60作为核心处理单元，外围使用由分立元件制作的直流电动机可逆双极型桥式驱动器，实现了智能车优良的加减速性能和稳定的工作环境。
1.3.2 机械设计
机械方面，首先对舵机的安装进行了改装，加长了舵机的连杆，以增加反应速度。另外，对于智能车的底盘以及转向系统、减震系统进行了仿真，使机械设计尽量科学,合理。
在安装方面，摄像头的安装部件都采用了先设计再用铝材料进行加工的方式，使得安装更加简介、稳固。摄像头的安装杆则采用超轻的碳纤维材料，将电池，电路板尽量靠前，避免甩尾，尽量降低智能车重心，减少智能车的重量。
1.3.3 控制决策
图像处理方面，采用了图像压缩的方法，对于采集到的原始图像进行处理，减少了图像的数据量，减轻了单片机的负担，方便了单片机对于整个赛道信息的处理。
智能车控制方面通过机械的设计安装，智能车的控制主要从转向、加减速等方面着手考虑。对于转向系统，通过相应的理论计算，我们得到了舵机转角与图像偏差的关系，并利用此关系实现了智能车的转向的控制，得到了良好的效果。
1.3.4 调试平台
为了实现良好的调试效果，并在制作的过程中减少控制决策的工作量，我们用VB设计了相应了图像和数据调试工具，方便的对于采集的图像进行处理，通过串口对小车的数据信息进行实时监控，达到了事半功倍的效果。
1.4 本文结构
本文从智能车设计的电路、机械、软件、调试平台等方面，详细地介绍了智能车的整个设计过程。其中，第二章为智能车硬件电路的设计，第三章为智能车机械安装方案的的详细描述，第四章为智能车控制方案的设计，第五章为调试工具的设计和使用，第六章为智能车技术参数的说明，最后为智能车调试心得和总结。
第2章智能车硬件电路设计
智能车硬件的电路设计在整个智能车的设计中占有重要的分量，稳定高效的电路设计是智能车长时间调试和高速运动的必要条件。智能车的电路设计遵循电路简洁，功能稳定，方便调试检测的原则，使用自己设计的最小系统板，并在硬件上对视频信号进行相应处理，极大地方便了单片机对道路信息的采集和处理，并实施相应控制策略。
2.1 单片机最小系统
Freescale公司K60P144M100SF2RM单片机是ARM内核的单片机，功能比
MC9S12XS128强大了不少，其eDMA模块较好的提高了程序的效率，同时在硬件上也减少了不少器件，包括FIFO等。我们在linux下开发K60，K60（图2.1）最小系统板如下：
图2.1 k60最小系统电路图
2.2电源管理
智能车系统由组委会指定的电池供电，并禁止使用DC-DC升压电路直接为电机及舵机提供电源。
系统中电源要分别为最小系统、电机驱动、舵机、摄像头、编码器、红外对管、小液晶及各种芯片供电，具体需求如下：
图2.2 电源分配图
2.2.1电机供电
因为组委会指定了电池，并禁止使用DC-DC升压来给电机供电，为了保证电机的转速与驱动能力，我们使用电池电源直接给电机供电。
电池电源电压约为7.8V左右，最高时约为8.2V，因为是电源电压直供，电压的波动会比较明显，调车时使用的电池电压范围从8.2V到7.5V，低于7.5V时，智能车整体特别是舵机的性能影响较大，不建议再使用。由于电池电压的影响明显，确保调车时电源电压在可用范围是必须的。
2.2.2舵机供电
舵机的使用手册中推荐使用5V或6V给舵机供电，5V下使用舵机能有效延长舵机的使用寿命，但由于比赛的性质，更高的电压可以带来更快的响应，因此
没有使用5V供电，考虑到电源和压降，设计时选择了5.2V稳压，使用性能良好，同时延长舵机的使用寿命，保护舵机。
舵机供电，我们没有实际测量出舵机的工作电流最大值，所以只能在我们已知的芯片范围内寻找合适的稳压芯片，如表2.1：
表2.1
因为舵机部分电流未知，电源电压最低约为7.5V，为保证5.2V稳压的正常工作，兼顾电流与压差的要求，我们使用LT1084芯片进行稳压，LT1084的压差为1.2V而且最大输出电流能达到5A，能较好满足要求。电路如下图（图2.3）：
图2.3 5.2V稳压电路
2.2.3部分芯片和图像处理电路供电
部分芯片和图像处理电路工作时需要5V的电源电压，5V稳压芯片种类比较多，以下列举常见简单的几种5V稳压芯片，如表2.2：
纹小，压差小，电流足的优点，以避免小车在启动制动等过程中，电池电压被拉低后致使电路不稳定，同时开关稳压芯片效率更高，耗电更少，使电池充完电后调车时间变得更久。综上我们选择LM2940作为5V稳压芯片，电路见下图（图2.4）。
图2.4 5V稳压电路
2.2.4最小系统及小液晶供电
我们使用的最小系统K60芯片工作时需要3.3V供电，3.3V稳压芯片选择了我们很熟悉的LM1117-3.3V，1117无需调整电阻等参数，简单实用，稳定高效，电流纹波等也完全满足单片机电路工作的要求，如图2.5：
图2.5 3.3V稳压电路
2.2.5摄像头供电
我们的摄像头是SONY的CCD模拟摄像头，需要12V的电压供电，常见的12V的稳压芯片资料如表2.3：
在12V稳压芯片的选取中，我们发觉大多数小车使用的都是MC34063或是LM2577，因此我们进行了实验，发现MC34063完全可以负载摄像头正常工作，而且纹波很小，只有不到100mA，工作的最大频率也很高，完全胜任摄像头的供电，在调整好各个元件参数后，电路工作稳定可靠。电路见下图（图2.6）。
图2.6 5V-12V升压电路
2.2.6防反插二极管
我们设计了防反插二极管，并在电路板设计过程中合理布局，从而最大程度上减小电池插反做成的损失，电路如图2.7：
图2.7 反插保护电路
2.3摄像头
2.3.1摄像头选择
摄像头分为CMOS和CCD两类，也分数字和模拟的摄像头。数字摄像头和模拟摄像头性能差别不大，模拟摄像头需要使用LM1881等芯片进行视频信号同步分离，而数字摄像头电路更为简单，只需要直接将信号接入单片机。CMOS 摄像头有很多都自带有可编程控制模块和模数转换模块，无论从结构上、工艺上、性能上和使用方法上，都与普通的存储器有非常相似之处。与CCD 摄像头相比之下，CMOS 摄像头不需要升压来提供电源，并且具有较强的可编程控制能力，也不需要额外地进行A/D 采样，身材更小巧，十分适合于作为小车的视觉传感器。但CMOS摄像头在高速情况下，特别在左右摇摆时，黑线会在曝光时间内不稳定，由于CMOS感光能力低，过长的曝光时间，产生图像不实，图像上质量也比不上CCD，总得来说CCD虽然比较麻烦，但是整体性能还是优于CMOS。
我们最终选定了使用SONY CCD摄像头，相比其他摄像头，本摄像头图像和动态性能都比较优秀。
2.3.2视频信号同步分离
本摄像头输出的是PAL制式的模拟信号。其波形如图2.8所示。每行开始，首先是行消隐区，行同步信号，然后是包涵赛道信息的图像信号，白色底板部分电平高，黑色引导线部分电平高。
图2.8 PAL制式模拟信号
因为摄像头输出的模拟信号不只是图像信息，还包含了场同步信号、场消隐信号、行同步信号、行消隐信号等，若要对视频信号进行采集，我们需要通过视频同步分离电路准确分离出各种信号。我们使用LM1881芯片对视频信号进行视频信号同步分离，得到行同步，场同步信号。LM1881视频信号同步分离电路见图2.9：
图2.9 视频同步分离电路
2.3.3视频信号二值化
由于摄像头输出的黑白全电视信号为PAL 制式模拟信号，所以必须经过相应的图像处理模块进行相应转换之后才能由单片机进行处理。解决方案有以下几种：
（1）内部AD转换
（2）外部AD转换
（3）模拟电路实现
鉴于（1）（2）A/D转换处理速度较慢，使得图片分辨率有限，单片机资源得不到利用，我们使用的是（3）模拟电路实现的硬件二值化。
对 PAL 信号进行硬件二值化是为了降低单片机的计算负荷，通过调节阈值而将灰度图像转换成黑白图像，这样就不需要用AD 转化就可以采集图像了。其最明显的优点在于普通IO 的操作速度要比AD 快，使提高分辨率成为可能。由于通过模拟电路实现二值化的硬件比较容易实现，所以这个方案很快就取得了不错的效果，非常符合电路简单高效的原则，所以最后采用了此技术路线而放弃了其它方案的研究。在对硬件二值化的研究中,对比片内AD转化和片外AD转化，最终决定采用模拟电路搭建而成的比较器对图像进行二值化处理。
硬件二值化又分为边沿检测法和固定阈值法。
固定阈值电路比较简单，通过电压比较和指定阈值即可输出二值化后的结果，调节起来只需转动电位器调节阈值也比较方便，在小车搭配小液晶后，可以在场地内及时调整阈值，具有一定的灵活性。
边沿检测法，我们将原始视频信号和滞后处理的视频信号输入到电压比较器两端，在视频信号跳变边沿会在两路输入产生幅度差，然后当幅度相差到一定程度（由滞回电路控制）时，电压比较器输出端便发生电平翻转，最后以方波形式输出视频信号。
现在比赛赛道引导线发生了变化，由中间黑线变为了两边两条黑线作引导线，边沿检测法将不再适用。但是由于不知道赛道还会有什么变化，我们为两种模式提供了选择，通过跳线帽来切换两种模式，已备不时之需。正常情况下都是使用固定阈值法，通过调节电位器，满足大部分光线变化的情况。
图2.10 硬件二值化电路
2.4编码器
编码器我们选择的是欧姆龙的小码盘，通过一个异或门来提高精度，通过排阻拉高增加电流信号强度。本电路并没有用电路实现方向识别。
图2.11 编码器电路
第3章智能车机械设计
3.1概述
机械设计要求在保证摄像头传感器前瞻的情况下，能从整体上降低重心并减轻重量；通过改善舵机转向机构，以提高舵机的扭矩和响应时间；调节后轮差数环节提高转向性能；另外因为是倒车行驶，主销倾斜方向需要改变。
影响智能车设计的主要规则和限制：
1、赛道方面
1)赛道路面用专用白色KT基板制作构成，宽度不小于45cm。赛道与赛道
的中心线之间的距离不小于60cm，跑道表面为白色，赛道两边有黑色线，
黑线宽25mm±5，沿着赛道边缘粘贴，跑道类型包括直道和弯道，弯道
引导线的最小曲率半径不小于50cm。如下图所示：
2)赛道有一米长的出发区，计时起始点两边分别有一个长度10厘米黑色计
时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者结束时刻。
图3.1 赛道示意图
2、电路方面
1)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
唯一的微控制器。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。
2)除了上述规定的微控制器之外不得使用辅助处理器以及其它可编程器件；
3)伺服电机数量不超过 3个。除了原车模配置的转向舵机之外，新增加的
舵机的型号必须是由广东博思公司提供的舵机FUTABA3010。
4)传感器数量不超过16个：光电传感器接受单元计为1个传感器，发射单
元不计算；CCD传感器计为1个传感器；磁场传感器在同一位置可以有不同方向传感器，计为一个传感器。对于车模的车速和姿态进行检测的传感器也计算在内。
5)直流电源使用大赛指定的电池；
6)禁止使用DC-DC升压电路直接为驱动电机以及舵机提供动力；
7)全部电容容量和不得超过2000微法；电容最高充电电压不得超过25伏；
3、机械方面
1)禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎；
2)禁止采用其它型号的驱动电机，禁止改动驱动电机的传动比；
3)禁止改造车模运动传动结构，包括滚珠轴承；
4)禁止改动舵机，但可以更改舵机输出轴上连接件；
5)禁止改动驱动电机以及电池，车模前进动力必须来源于车模本身直流电
机及电池；
6)禁止增加车模地面支撑装置。在车模静止、动态运行过程中，只允许车
模原有四个车轮对车模起到支撑作用。
7)为了安装电路、传感器等，允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。
4、程序方面
1)每轮比赛中，选手首先将赛车放置在起跑区域内赛道上，赛车静止两秒
钟后自动启动；
2)辆赛车在赛道上跑一圈，以起始线为计时点，跑完一圈后赛车需要自动
在起始线之后三米的赛道内停止，如果没有停止在规定的范围内，比赛
成绩时间增加1秒；
3)在裁判员点名后，每队指定一名队员持赛车进入比赛场地。参赛选手有
60秒的现场准备时间；赛车应该在30秒之内离开出发区，沿着赛道跑
完一圈，由起始线两边的计时传感器进行自动计时。
本系统使用的车体机械部分是B模型车，经改装后车模尺寸不能超过350mm宽和400mm长，图3.2为使用车模实物图：
图3.2 智能车模视图
3.2机械设计
3.2.1车体结构
智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的四轮驱动模型赛车，它由大赛组委会统一提供，其机械结构简单、材料轻便强硬、零件加工精度较高。下面具体介绍B型车模的基本参数。
表3.1 智能车模基本参数
不得随意更换车模的零件，如有损坏可以用相同的材质零件代替。
3.2.2前轮定位
前轮定位对赛车的速度有很大的影响，虽然车模比较小，但是前轮定位作用还是不容忽视的。前轮定位的内容有：主销后倾、主销内倾、主销外倾、前轮前束。
1）主销
转向轮（前轮）围绕主销进行旋转，前轴的轴荷通过主销传给转向轮，具备这两点的就叫做主销。主销内倾角和车轮外倾角度主要是由转向节决定。如图3.3所示：
图3.3 主销示意图
2）主销后倾角
主销向后倾斜，主销轴线与地面垂直线在赛车纵向平面内的夹角称为主销后倾角。
图3.4 主销后倾角示意图
前轮重心在主销的轴线上，由于主销向后倾斜使前轮的重心不在车轮与地面的接触点上，于是产生了离心力，主销后倾形成的离心力，可以保证汽车直线行驶的稳定性，还可以帮助车轮自动回正。主销后倾角延长线离地面实际接触越远，即主销后倾角越大，车速越高，离心力越大，前轮自动回正的能力就越强，行驶就更加稳定。
主销后倾角在车轮偏转后形成一回正力矩，阻碍车轮偏转，主销后倾角越大，车速愈高，车轮偏转后自动回正力矩越强。但回正力矩过大，将会引起前轮回正过猛，加速前轮摆振，并使转向沉重，通常后倾角为1～4度，对于智能汽车模型，通过改变前后红色垫片的数量可以改变它的主销后倾角。
而在本届飞思卡尔比赛中，因为摄像头组是反着跑的，所以必须将主销后倾改为前倾。
3）主销内倾角
主销在横向平面内向内倾斜，主销轴线与地面垂直线在赛车横向断面内的夹角称为主销内倾角。
图3.5 主销内倾角示意图
主销内倾角也有使轮胎自动回正的作用，当汽车转向轮在外力作用下发生偏转时，由于主销内倾，则车轮连同整个汽车的前部将被抬起一定高度，在外力消失后，车轮就会在重力作用下力图恢复到原来的中间位置。角度越大前轮自动回正的作用就越强，但转向时也就越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自
动回正的作用就越弱。通常汽车的主销内倾角不大于8°，主销内倾的调整应该保持在一个合适的范围，“一般来说0~8 度范围内皆可”。但主销内倾角不宜过大，否则在转弯时轮胎将与赛道间产生较大的滑动，从而会增加轮胎与路面间的摩擦阻力，使转向变得沉重，同时会加速轮胎的磨损。在实际的调整中，只要将角度调整为 5 度左右就会对于过弯性能有明显的改善。如果赛道比较滑，可以将这个角度再调节的大一些。在实际制作中，这个角度调节为5度左右。
对于模型车，通过调整前桥的螺杆的长度可以改变主销内倾角的大小。主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时主销后倾的回正作用大，低速时主销内倾的回正作用大。
4）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。
图3.6 前轮外倾示意图（来自百度图片）
前轮外倾角是前轮的上端向外倾斜的角度，对汽车的转向性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。如果前面两个轮子呈现“V”字形则称正倾角，呈现“八”字则称负倾角。如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。前轮外倾可以抵消由于车的重力使车轮向内倾斜的趋势，减少赛车机件的磨损与负重。所以事先将车轮校偏一个正外倾角度，一般这个角度约在 1°左右，以减少承载轴承负荷，增加零件使用寿命，提高汽车的安全性能。
5）前轮前束
前轮前束是前轮前端向内倾斜的程度，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。
当两轮的前端距离小后端距离大时为内八字，前端距离大后端距离小为外八字。由于前轮外倾使轮子滚动时类似与圆锥滚动，从而导致两侧车轮向外滚开。但由于拉杆的作用使车轮不可能向外滚开，车轮会出现边滚变向内划的现象，从而增加了轮胎的磨损。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。前轮外八字与前轮外倾搭配，一方面可以抵消前轮外倾的负作用，另一方面由于赛车前进时车轮由于惯性自然的向内倾斜，外八字可以抵消其向内倾斜的趋势。外八字还可以使转向时靠近弯道内侧的轮胎比靠近弯道外侧的轮胎的转向程度更大，则使内轮胎比外轮胎的转弯半径小，有利与转向。在实际的汽车中，一般前束为0~12mm 。
华中科技大学 《工程力学实验》（A 卷，闭卷，90分钟） 2013-2014年第2学期（机械平台） 班级___________________ 学号____________________姓名____________________ 一．(本题共30分) 简答题（含选择和问答题） 1. 选择题（6分）: 试件材料相同，直径相同，长度不同测得的断后伸长率δ、截面收缩率ψ是（ ）。 A ．不同的 B. 相同的 C. δ不同，ψ相同 D ．δ相同，ψ不同 2. 选择题（6分）: 铸铁压缩实验中，铸铁的破坏是由（ ）引起的。 A 正应力 B 与轴线垂直的切应力 C 与轴线成45°的切应力 D 以上皆是 3. 选择题（6分）: 铸铁圆棒在外力作用下，发生图示的破坏形式，其破坏前的受力状态如图（ ）。 4. 选择题（6分）: 如图示，沿梁横截面高度粘贴五枚电阻应片，编号如图，测得其中三枚应变 片的应变读数分别为80εμ、 38εμ和-2εμ，试判断所对应的应变片编号为（ ）。 A ．1、2、3； B ．5、4、2； C ．5、4、3； D ．1、2、4。
5. 在电测实验中，应变片的灵敏系数为片K =2.16时，若将应变仪的灵敏系数设置为仪K =2.30，在加载后，应变仪读数ds ε=400 με (单臂测量情况下)，则测点的实际应变ε为多少？（6分） 6. 分析低碳钢拉伸曲线与扭转曲线的相似处和异同点？（6分） 二．在低碳钢拉伸实验中，采用初始直径d 0=10mm 的标准圆截面试样，峰值载荷F b =35.01kN ，其断裂时的载荷F d =29.05kN, 断面收缩率为64.1%。请据此计算该试样的抗拉强度和断裂时破坏面的真实正应力。（15分）
extern int left,w,top,h; extern HDC m_hdc; CBrush brush3(RGB(0,255,0)); CBrush brush4(RGB(255,0,0)); CBrush brush5(RGB(255,255,0)); #else #include
一、如图所示结构，杆AC 、CD 、DE 铰链连接。已知AB=BC=1m ，DK=KE ，F =1732kN ，W =1000kN ，各杆重量略去不计，试求A 、E 两处的约束力。（12 分） 一、如图所示结构，杆AB 、CD 、AC 铰链连接，B 端插入地内，P =1000N ，作用于D 点，AE=BE=CE=DE=1m ，各杆重量略去不计， 求AC 杆内力？B 点的反力？（12分） D
二、 如图，阶梯钢杆的上下两端在T 1=5℃时被固定，杆的上下两段的面积分别为A 1=5cm 2， A 2=10cm 2，当温度升至T 2=25℃时，求各杆的温度应力。(线膨 胀系数C 0 610512/.-?=α，钢杆材料弹性模量E=200GPa ，不计杆自重，) （12 分）
二、如图，杆二端固定，横截面面积为A =10cm 2，在截面C 、D 处分别作用F 和2F 的力，F =100kN ，弹性模量E=200GPa 。不计杆自重，求各段应力。（12分） 解: 受力分析如图, 建立平衡方程， A B AC CD DB A A AD CD B BD A B A AC A CD B BD 23(2)0 (3)0.4 ()0.50.37 :116.7kN 6 183.3kN (4)AC : 116.7MPa()()CD : 6.7MPa() BD :183.3MPa(F F F F F F F F EA EA F EA F F F F A F F A F A δδδδδδσσσ+=+=++=?-?==-?======-====变形协调条件， 力与变形的物理关系， 联立求解得各段的应力为，段拉段拉段)压 2 F B F D 2B F A
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：北京邮电大学 队伍名称：北邮摄像头一队 参赛队员：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师：高荔
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：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师签名： 日期：
目录 第一章设计概览 (4) 1 设计概述 (4) 1.1 整车设计思路 (4) 1.2 车模整体造型 (4) 图1.2车模整体造型 (5) 第二章硬件设计 (6) 2 硬件设计 (6) 2.1 机械结构 (6) 2.1.1舵机改装 (6) 2.1.2电池固定 (6) 2.1.3电机定位 (7) 2.1.4底盘固定 (7) 2.1.5差速调节 (7) 2.2 硬件电路 (7) 2.2.1电源设计 (7) 2.2.2电池电压检测模块 (8) 2.2.3驱动电路设计 (9) 2.3 摄像头选型 (9) 第三章系统软件设计 (10) 3 软件设计 (10) 3.1 程序整体设计 (10) 3.2 图像提取与处理 (11) 3.3 控制策略 (13) 3.3.1整体控制 (13) 3.3.2PID算法的引入与改进 (13) 3.3.3增量式or位置式 (15) 第四章调试工具 (16) 4 调试工具 (16) 第五章总结 (17) 5 总结 (17) 第六章车模参数 (18) 6 车模规格 (18) 参考文献 (18) 附录 (19)
由于名额很多（国家光电实验室是目前光电界最强最大的实验室，导师很多），不是很难考。。。。 武汉有个中国光谷，其他地方北京、上海、广东光电企业比较多。光电是一个新兴产业，国家正在大力投入发展光电产业，在武汉建有中国光谷。目前最好的学校是华中科技大学，拥有光电类最强的实验室国家光电实验室（五个国家实验室之一，光电类唯一一个，每个国家实验室的投入相当于7个国家重点实验室。五个国家实验室就有一个是光电的，可见国家对光电的重视），里面建有1个国际联合实验室，4个国家重点实验室，1个国家工程实验室，30多个海内外院士，100多个博导，37支学术团队，并且建在中国光谷的中心，周围有烽火通信科技，华为研究中心，中兴，楚天激光，中国电信研究中心，长飞光纤等等许许多多光电企业，将来无论是就业还是创业都是非常好的。是公认我国光电最强的大学。考研320分左右 除了华中科技以外，还有哈工大，北理工，天津大学的都还不错。由于是新兴专业，很多大学像川大这种不擅长光电的学校，每年招聘会来300个单位也没有一个是光电的企业，就业比较困难。而像华科这样的以光电为特色的学校每年都有好几次光电专场招聘会，工作非常好找。考研其实没那么的难，只要坚持就一定能上，希望楼主把目标定高点定长远点 至于考研科目，我强烈建议你别考光学，非常难找工作，连光学全国前三的哈工大，其光学毕业生月薪都不高，而且还不好找，毕竟理学就是这样。而物理电子或者是光学工程这两个工学专业却却非常好找工作，强烈建议你报光学工程或者物理电子学，我们有很多同学光工没上宁愿再来一年也不调光学 本人今年考上了华科光电学硕！曾经在论坛里得到过一些帮助，现在我想回报下论坛，给学弟学妹们简单介绍下今年光电的行情，希望大家能在考研论坛里交流有所得，欢迎各位同仁一起讨论。祝天下考研人梦想成真！ 复试笔试之前，院长在宣读政策的时候公布：12年学术招162人（含30个推免），专硕招30人（含4个推免），也就是说留给统考生的指标一共是132+26=158个名额。进入复试的有178人，等于是要刷20人，笔试之前就有1个人放弃了（听说是个高分，找到好工作了），后来面试的时候听说又有一个人没去（这个是听说的，不确定）。178人里面有两个是报的专硕，只要他们复试后的排名在158以内，他们就可以上专硕，转不了学硕，但学硕转专硕的也挤不掉他们。如果报的是学硕，看最后排名在132到158之间的话，可以学硕转专硕，如果排名在158以后（也就是说被刷），那还有个什么中欧能源的可以报名（这个本人不怎么了解）。至于学硕奖学金（学硕推免的是全奖，专硕推免的忘了，抱歉哈）的话，80%的全奖，20%的半奖，具体最后公布的是说，排名97以前的是全奖，97到132的是半奖。专硕的也有奖助金（注意叫法不同），具体怎么样的不记得了。
华中科技大学2008~ 2009学年第1学期 《大学物理（二）》课程考试试卷（A 卷）（闭卷） 考试日期：2008.12.21.晚 考试时间：150分钟 一．选择题（单选，每题3分，共30分） 1、一简谐波沿x 轴负方向传播，圆频率为ω，波速为u 。设t = T /4时刻的波形如图所示，则该波的表达式为： (A))/(cos u x t A y -=ω (B)]2 )/(cos[π ω+ - =u x t A y (C))]/(cos[u x t A y +=ω (D)])/(cos[πω++=u x t A y [ ] 2、一质点作简谐振动, 其运动速度与时间的关系曲线如图所示。若质点的振动规律用余弦函数描述，则其初相位为： (A) 6π (B) 65π (C) 6 5π- (D) 6π- (E) 3 2π- [ ] 得 分 评卷人
3、 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2，P 1和P 2的偏振化方向与原 入射光光矢量振动方向的夹角分别是α和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是 （A ） α202 1cos I （B ）0 （C ）)2(sin I 412 0α （D ）α2 04 1sin I （E ）α40cos I ［ ］ 4、在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，设中央明 纹的衍射角范围很小．若使单缝宽度a 变为原来的3/2，同时使入射的单色光的波长λ变为原来的３／４，则屏 幕Ｃ上单缝衍射条纹中央明纹的宽度Δx 将变为原来的 （Ａ）３／４倍． （Ｂ）２／３倍． （Ｃ）９／８倍． （Ｄ） 1 / 2倍． （Ｅ）２倍． ［ ］ 5、弹簧振子的振幅增加1倍，则该振动： （Ａ）周期增加1倍； （Ｂ）总能量增加2倍； （Ｃ）最大速度增加1倍； （Ｄ）最大速度不变。 ［ ］ 6、两个线圈P 和Q 并联地接到一电动势恒定的电源上，线圈P 的自感和电阻分别是线圈Q 的两倍，线圈P 和Q 之间的互感可忽略不计。当达到稳定状态后，线圈P 的磁场能量与Q 的磁场能量的比值是 （A ）4 （B ）2 （C ）1 （D ）1/2 [ ] 7、Ｎ型半导体中杂质原子所形成的局部能级 (也称施主能级)，在能带结构中处于 (A)满带中 (B)导带中 (C)禁带中，但接近满带顶 (D)禁带中，但接近导带底 [ ] 8、关于不确定关系式 ≥???x p x ，下列说法中正确的是： (A)粒子的坐标和动量都不能精确确定。 (B)由于微观粒子的波粒二象性，粒子的位置和动量不能同时完全确定。 (C)由于量子力学还不完备，粒子的位置和动量不能同时完全确定。 (D)不确定关系是因为测量仪器的误差造成的。 [ ] λ
P S 1 S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 一、选择题 1．3165：在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等 (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等 (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等 (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等 ［ ］ 2．3611：如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2 的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 (A) (B) (C) (D) ［ ］ 3．3664：如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生 干涉，若薄膜的厚度为e ，并且n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在折射率为n 1 的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 2πn 2e / ( n 1 λ1) (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π (C) [4πn 2e / ( n 1 λ1) ]+ π (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1) ［ ］ 4．3169 蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则： (A) 干涉条纹的宽度将发生改变 (B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹 (C) 干涉条纹的亮度将发生改变 (D) 不产生干涉条纹 ［ ］ 5．3171：在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的。若其中一缝的宽度略变窄(缝 中心位置不变)，则 (A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄 (C) 干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零 (D) 不再发生干涉现象 ［ ］ 6．3172：在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 (A) 使屏靠近双缝 (B) 使两缝的间距变小 (C) 把两个缝的宽度稍微调窄 (D) 改用波长较小的单色光源 ［ ］ 7．3498：在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻 璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ，则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹 (B) 变为暗条纹 (C) 既非明纹也非暗纹； (D) 无法确定是明纹，还是暗纹 ［ ］ 8．3612：在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离 相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。现将光源S 向下移动 到示意图中的S '位置，则 (A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 (B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 (C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大 (D) 中央明条纹向上移动，且条纹间距增大 9．3677：把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距离为d ，双缝到屏的 距离为D (D >>d )，所用单色光在真空中的波长为λ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距 离是 (A) λD / (nd ) (B) n λD /d (C) λd / (nD ) (D) λD / (2nd ) ［ ］ )()(111222t n r t n r +-+])1([])1([211222t n r t n r -+--+)()(111222t n r t n r ---1122t n t n - n 1 3λ1 S S ' 3612图
一、概念题 1、辐射照度：接收面上单位面积所照射的辐射通量。单位是W/m 2 2、价带：晶体最外层电子占据的能带 3、发光强度：频率为540×1210Hz （对应真空波长555nm ）的单色辐射在给定方向上的辐射强度为1/683 W/sr 时，规定该方向上的发光强度为1cd （sr 为球面度） 4、导带：电子受到热激发越过禁带，占据的价带上更高的能带 5、间接复合：自由电子和自由空穴通过禁带中的复合中心间接进行复合，释放能量 6、响应率：探测器的输出信号电压s V 或电流s I 与入射的辐能量e Φ之比， S S v I e e V I S S ΦΦ==或 7、噪声：探测器输出的光电信号并不是平坦的，而是在平均值上下随机的起伏，这种随机的、瞬间的幅度不能预先知道的起伏称为噪声 8、散粒噪声：犹如射出的散粒无规则地落在靶上所呈现的起伏，每一瞬间到达靶上的值有多有少，这些散粒是完全独立的事件，这种随机起伏所形成的噪声称为散粒噪声 9、等效噪声功率：如果入射到探测器上的辐通量按某一频率变化，当探测器输出信号电流s I (或电压s V ) 等于噪声的均方根电流 时，所对应的入射辐通量 e Φ称为等效噪声功率NEP 10、二次电子发射：当具有足够动能的电子轰击某些材料时，材料表面会发射新的电子，轰击材料的入射电子称为一次电子，从材料发射出的电子称为二次电子，发射二次电子的过程就是二次电子发射 11、光电导效应：当半导体材料受光照时，由于对光子的吸收引起的载流子的浓度的增大，因而导致材料电导率增大，这种现象就是光电导效应 12、光生伏效应：当入射光照射PN 结表面时，光生载流子在内建电场的作用下被扫向PN 结的两边，若无外环路，形成垫垒，产生一个光生电动势 13、雪崩倍增效应：在光电二极管的PN 结上加一相当高的反向偏压，使结区产生一个很强的电场，当光激发的载流子或热激发的载流子进入结区后，在强电场的加速下获得很大的能量，与晶格原子碰撞而使晶格原子发生电离，产生新的电子-空穴对，新产生的电子-空穴对在向电极运动过程中又获得足够能量，再次与晶格原子碰撞，又产生新的电子-空穴对，这一过程不断重复，使PN 结内电流急剧倍增，这种现象称为雪崩倍增效应 14、表面势：以体内的i E 为零势点，表面上is E 相对于体内的i E 的势称为表面势 ()s is i V E E q =- 15、平带电压：界面处有固定的正电荷，在氧化物中有可移动的电荷，能带稍有弯曲，要使能带变平所需的电压 16、辐射通量：是以辐射的形式发射、传播或接收的功率，也是辐射能随时间的变化率e e dQ dt Φ=单位为瓦W e e d E dA ?=
物理光学实验 华中科技大学光电子科学与工程学院 2011.9
前言 本实验教材是根据光电子科学与工程学院物理光学教学大纲中规定的实验要求选编的。 本实验教材共选入8个实验。内容涉及光的干涉、衍射、偏振等方面。 本实验教材所列实验项目均选自本院物理光学实验室参编及长期使用的《物理光学实验》，适用于光电子信息类专业学生使用，亦可作为非光电类专业学生的选修教材。
光学实验室的一般规则 光学实验要求测量精度高，所用仪器和装置比较精密，对测量条件、周围环境以及对实验者的实验技能都有较高的要求。因此，在做实验之前，除必须认真阅读实验教材及有关资料，了解清楚实验的目的、原理、方法、步骤和要求外，进入实验室后还必须自觉遵守实验室的规则和对某些实验的特殊要求。现将实验室的一般规则叙述如下： 1.光学仪器多是精密贵重仪器。取放仪器时，思想要集中，动作要轻、慢。在没有了解清楚仪器的使用方法之前，切勿乱拧螺丝，碰动仪器或随意接通电源。 2.大部分光学元件用玻璃制成，光学面经过精细抛光，一般都具有Ra0.010的粗糙度。使用时要轻拿轻放，勿使元件相互碰撞，挤压，更要避免摔坏；暂时不用的元件，要放回原处，不要随意乱放，以免无意中将其扫落地面导致损坏。 3.人的手指带有汗渍脂类分泌物，用手触摸光学面会污染该光学面，影响其透光性和其它光学性质。因此，任何时候都不能用手去触摸光学表面，只能拿元件的磨砂面。正确的姿势如图所示。 4.不要对着光学元件和光学系统讲话，打喷嚏和咳嗽，以免涎液溅落镜面造成污痕。 5.光学面若落有灰尘，应先用干净、柔软的脱脂毛刷轻轻掸除，或用“橡皮球”吹除。严禁用嘴去吹。一般不能随意擦拭光学表面。必要时可用脱脂棉球蘸上酒精乙醚混合液轻轻擦拭，切忌用布直接擦拭。 6.光学面上若沾有油污等斑渍时，不要立即动手擦拭。因为很多光学表面镀有特殊的光学薄膜，在擦拭之前，一定要了解清楚情况，然后再在教师或实验工作人员指导下，采取相应的措施，精心处理。 7.光学仪器中有很多经过精密加工的部件。如光谱仪和单色仪的狭缝、迈克耳逊干涉仪的蜗轮蜗杆、分光计的读数度盘等，都要小心使用，按规则操作，切忌拆御仪器，乱拧旋钮。 8.要讲究清洁卫生，文明礼貌，不得大声喧哗，打闹。 9.实验完毕，要向指导教师报告实验结果和仪器的使用情况。整理好仪器，填写仪器使用卡，经允许后方可离开实验室。
（2010年4月23-25南京基础力学实验研讨会交流专用） 题目1-6：含内压薄壁圆筒受弯、扭组合载荷时内力素的测定 如图所示薄壁圆筒用不锈钢1C r 18N i 9T i 制造，材料弹性模量202G P a E =，泊松比 0.28μ=，圆筒外径D =40mm ，内径d =36.40mm 。采用5个60N 砝码逐级加载。 1. 计算每个载荷增量下图中I-I 截面内力的理论值： 答案： 3 60100.31860600.2515600.2615.6I I II II T F l N m F F N M M F l N m M M F l N m =?=??=?====?=?=?==?=?=?理Q 理理理 2. 为了测量图中I-I 截面弯矩，可采用什么形式的测量电桥？用图形表示测量电桥，并推导出测量仪器应变读数与所求弯矩之间的关系。 答案：由m 和n 两点的应变片组成半桥测量，电桥图略。 () 3 4 162 1M du M z E M M W D εσπα= = = - () ()()3 4 3 4 9 6 1(N m )64 0.0410.91 20210 10 64 0.1994(με) M du M du M du ED M παεπεε--∴?= ??-??= ??=? 3. 为了测量图中I-I 截面扭矩，可采用什么形式的测量电桥？用图形表示测量电桥，并推 导出测量应变仪器读数与所求扭矩之间的关系。 答案：由e 、f 和g 、h 点组成全桥测量电路。对于e 、f 和g 、h 点，是纯剪切应 支架 放气栓 注油接头 ｋ ２７０ ２６０ ２５０ ２４０ ３００ Ｆ ｍ ｂｅ ｃｎ ｄ ｆａｈ ｇ（ａ） 水平线 水平线ｈ ｇ ａｍｂ ｅｃ ｎｄｆ ５ ４ｏ ４ｏ５ ⅠⅠ-Ⅱ-ⅡⅡⅡ ⅠⅠ图１-1 薄壁圆筒实验装置 （ｂ） ｇ ｈ ａｍ ｂｅｃ ｎｄ ｆ （ｃ） 图1 薄璧圆筒弯扭实验装置
第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 学校： 队伍名称： 参赛队员： 带队教师：
关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第六届“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 随着现代科技的飞速发展，人们对智能化的要求已越来越高，而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业，
汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。同时，汽车生产商推出越来越智能的汽车，来满足各种各样的市场需求。本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景，主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。 机械硬件方面，采用组委会规定的标准 A 车模，以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心，其他功能模块进行辅助，包括：摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等，来完成智能车的硬件设计。 软件方面，我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程，使用增量式PD 算法控制舵机，使用位置式PID 算法控制电机，从而达到控制小车自主行驶的目的。 另外文章对滤波去噪算法，黑线提取算法，起止线识别等也进行了介绍。 关键字：智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试 第一章引言 飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商，一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的
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)
"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：孟泽民 章志诚 徐晋鸿 带队教师签名：陈朋 朱威 日期：2013.8.15
摘要 本文设计的智能车系统以MK60N512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过Ov7620数字摄像头检测赛道信息，使用K60的DMA模块采集图像，采用动态阈值算法对图像进行二值化，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。为了提高模型车的速度并让其更稳定，我们使用自主编写的Labview上位机、SD卡模块、无线模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案可行。 关键词：MK60N512VMD100，Ov7620，DMA，PID，Labview，SD卡
Abstract In this paper we will design a smart car system based on MK60N512ZVLQ10 as the micro-controller unit. We use a Ov7620 digital image camera to obtain lane image information. The MCU gets the image by its DMA module. Then convert the original image into the binary image by using dynamic threshold algorithm 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. To increase the speed of the car and make it more reliable，a great number of the hardware and software tests are carried on and the advantages and disadvantages of the different schemes are compared by using the Labview simulation platform designed by ourselves，the SD card module and the wireless module. The results indicate that our design scheme of the smart car system is feasible. Keywords: MK60N512VMD100，DMA，Ov7620，PID，Labview，SD card
工程力学专业本科培养计划 Undergraduate Program for Specialty in Engineering Mechanics 一、培养目标 Ⅰ．Educational Objectives 面向未来，面向世界，培养适应社会需要具有比较扎实的数理和力学基础，有良好文化素质并掌握计算机应用基本理论、技术和方法的宽口径、创新能力强的高水平“复合型”人才。本专业注重对学生的基础力学理论、力学建模、分析、计算与实验的全面训练及与力学相关的工程系统软件的应用、研究与开发能力的培养。毕业生不但能从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计、工程管理和教学工作，而且也能适应现代信息社会的需要，从事计算机应用、软件开发、信息处理和管理等方面的科技工作。 The program produces versatile students with sound knowledge of mathematics, physics, and mechanics and with principles and skills of computer application. Aiming at preparing students for high quality education, the program is aimed at establishing the fundamental knowledge and application skills of mechanical modeling, analysis, computation and experiment, and the abilities to the application, research and development of the engineering system softwares. 二、基本规格要求 Ⅱ．Skills Profile 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1. 系统、扎实地掌握本专业的基础知识，主要为数学与力学基础知识、计算机应用基础知识、基本的测试理论与测试技术基础；熟练掌握一门外语，具有较强的听说读写的综合运用能力，以及查阅中外文科技文献的能力； 2. 具有熟练地运用计算机对工程问题进行分析计算的能力，有较强的使用软件和开发软件的能力； 3. 具有必要的工程基础知识与工程基本训练，具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数
湘潭大学 课程设计说明书题目：智能小车（摄像头） 课程名称：专业课程设计与实习 学院：信息工程学院 专业：自动化 学号：2013550413 姓名：马崟 指导教师：肖业伟 完成日期：2016.12.29
目录 1. 设计的工程背景 (3) 1.1 任务阐述 (4) 1.2 任务分析 (4) 1.3 课题项目管理计划进度表 (5) 2.工程设计方案 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.2 硬件电路设计 (6) 2.2.1全桥驱动电路 (6) 2.2.2部分隔离电路与供电电路 (6) 2.2.3主控芯片电路 (7) 2.3 软件程序设计 (8) ２.3.2 ＰＩＤ控制策略的选择 (9) 2.3.3 最小二乘法 (9) 2.3.4求曲率策略 (9) 2.3.5提取中心线策略 (10) 2.3.6路径优化策略 (11) 2.3.7方向控制策略 (12) 2.4 总体软件框架图 (12) 2.5测速方案选择 (13) 3. 方案实施 (13) 3.1硬件制作与调试过程 (13) 3.1.1 系统调试 (14) 3.1.2 硬件调试 (14) 3.2 软件程序调试过程 (14) 4. 结果与结论 (14) 4.1 实验结果 (14) 4.2 结论 (15) 5. 收获与致谢 (17) 6. 参考文献 (18) 附件1 ：答辩问题回答记录表 (19) 附件2 程序算法 (20)
1. 设计的工程背景 现在半导体在汽车中的应用越来越普及，汽车的电子化已成为行业发展的必然趋势。它包括了汽车电子控制装置，即通过电子装置控制汽车发动机、底盘、车身、制动防抱死及动力转向系统等，到车载汽车电子装置，即汽车信息娱乐系统、导航系统、汽车音响及车载通信系统等等，几乎涵盖了汽车的所有系。汽车电子的迅猛发展必将满足人们逐步增长的对于安全、节能、环保以及智能化和信息化的需求。 教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等几大竞赛的基础上，经研究决定，委托教育部高等学校自动化教学指导分委会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛，并成立了由教育部、自动化分教指委、清华大学、飞思卡尔半导体公司等单位领导及专家组成的“第一届‘飞思卡尔’杯全国大学生智能汽车邀请赛”组委会。该竞赛是为了提高大学生的动手能力和创新能力而举办的，具有重大的现实意义。与其它大赛不同的是，这个大赛的综合性很强，是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技创意性比赛，这对进一步深化高等工程教育改革，培养本新意识，培养本科生生从事科学、技术研究能力具有重要意义。 以智能汽车为研究背景的科技创意性制作，是一种具有探索性的工程实践活动，其本质也是人类创造有用人工物的一种训练性实践，其过性是综合，而结果属性很可能是创造。通过竞赛，参赛的同学们培养了对已学过的基础与专业理论知识与实验的综合运用的能力；带着背景对象中的各种新问题，学习控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科新知识，包括来自不同学科背景大学生的相互学习，逐渐学会了在学科交叉、集成基础上的综合运用；若是以实用为目的，还必须考虑考虑可靠性、寿命、外观工业设计、集成科学与非科学，在具体约束条件下融合形成整体的综合运用。这样的训练是很有意义的。 在智能车的开发过程中，各参赛队伍需要改装竞赛车模，完成智能巡线小车的制作。 在此过程中需要学习嵌入式系统开发环境与在线编程方法、单片机接口电路设计，自行设计并实现识别引导导线的硬件电路、电机的驱动电路、车速反馈电路、智能车舵机控制电路以及能使小车在不驶出赛道的前提下可能快速行驶的控制策 略与软件算法。第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛，已于2006年8月21日在清华大学顺利结束。为了使更多的高校、更多的大学生参与到这一活动中来，第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的理工类高等本科学校约270余所参赛，每个参赛学校限2个队；分五个赛区进行预赛，各分赛区的优胜队参加决赛。第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞
一、稳态法测物体的导热系数 1.什么叫稳定导热状态？如何判断实验达到了稳定导热状态？ 稳定导热状态：盘A与盘C温度不随时间变化，B盘的导热速率等于C盘的散热速率 判断实验达到稳定导热状态：一定时间内（如10min）盘C的温度变化不超过0.2℃. 2．待测样品盘是厚一点好还是薄一点好？ 薄一点好，这样可以减少样品盘侧面的热量损失，可以近似认为该盘热量仅由接触面传递，减少误差 3.导热系数的测量公式成立的前提条件是什么？ （1）盘B的厚度足够小，使得可以近似地认为盘B的侧面没有热量损失。 （2）加热盘，样品盘，散热盘均为理想的圆柱状/ （3）热电偶的插头与盘A盘B紧密接触，能正确显示其温度 （4）盘A与盘C都是热的良导体做的 （5）样品盘与散热盘和发热盘紧密接触，中间没有热量损失 （6）外界环境较稳定 二、偏振与双折射 1.自然光、线偏振光、椭圆偏振光的定义？ 自然光——在垂直于光的振动方向上等概率的包含各个横向光振动，各光振动彼此独立，无固定相位联系。 线偏振光——光矢量方向不变，大小随相位变化，在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点的轨迹是一条直线。 椭圆偏振光——光矢量随时间做有规律的变化，光矢量的末端在垂直于传播的方向上的轨迹是椭圆
2.怎样用实验方法来区分自然光，线偏振光，椭圆偏振光？ 用偏振片进行观察啊： ○若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是自然光或者圆偏振光，这时，在偏振片之前放置1/4玻片，再转动偏振片。如果强度仍没变化则是自然光：如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻片可以把圆偏振光变为线偏振光 ○如果用偏振片观察时，光强随偏振片的转动但没有消失，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。这时可以将偏振片停留在透射光强最大的位置，在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行，再次转动偏振片若出现两次消光，即为椭圆偏振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光。 ○如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振光 3.如何获得圆偏振光和椭圆偏振光 线偏振光经过1/4玻片时，当偏振光的电矢量振动方向和玻片的光轴呈45°角时，得到圆偏振光。线偏振光经过1/4玻片时，当偏振光的电矢量振动方向和玻片的光轴不呈45°，0°，90°时，得到椭圆偏振光。 三、转动惯量的测定 1.什么是平行轴定理？ 若质量为M的刚体对通过质心的转轴的转动惯量为I c,则刚体对平行于该轴并与之相距为d 的平行轴的转动惯量I d的平行轴的转动惯量为I d=I c+md2 2.验证平行轴定理时，为什么用两个相同的金属块对称放置而非只用一个？ 如果只用一个，夹具会受到一个沿盘切向的力矩的作用，容易造成仪器损坏，可能使夹具变形而无法保持水平。
#include