飞思卡尔智能车竞赛新手入门建议
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飞思卡尔智能车竞赛策略和比赛方案综述一、竞赛简介起源:“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池,参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方,自2006年首届举办以来,成功举办了五届,得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、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200余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008年第三届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9个科技人文竞赛之一(教高函[2007]30号文,附件2),2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。
分赛区、决赛区比赛规则在分赛区、决赛区进行现场比赛规则相同,都分为初赛与决赛两个阶段。
在计算比赛成绩时,分赛区只是通过比赛单圈最短时间进行评比。
决赛区比赛时,还需结合技术报告分数综合评定。
1.初赛与决赛规则1)初赛规则比赛场中有两个相同的赛道。
参赛队通过抽签平均分为两组,并以抽签形式决定组内比赛次序。
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。
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。
飞思卡尔第一阶段了解飞思卡尔比赛及比赛规则,每年都有变化,一般在每年年初发布比赛规则,到官网查看。
时间每年1月份(飞思卡尔比赛一般分赛区进行比赛,最终各赛区代表进行全国总决赛。
比赛分三个组分别是电磁组、光电组、摄像头组,关于各组要求每年都不一样,自己看官网。
)第二阶段准备阶段(时间2月中旬到4月底)1,学习制作PCB电路板,建议用Alitum Designer9软件,关于这个软件的书籍可以到图书馆借,重要的是看视频讲解,关于视频讲解建议大家看“郭天祥《十天学会Altium Designer》”讲的很详细。
这个大概需要花费二十天的时间,边看边练习。
2,购买器件,熟悉各器件套的性能、封装、各引脚功能。
3,学习飞思卡尔芯片(分两种mc9s12xs128、K60)建议用mc9s12xs128。
关于飞思卡尔比赛有些专门的书籍《mc9s12xs单片机原理及嵌入式系统开发》,张阳组编,电子工业出版社。
《智能汽车竞赛设计与实践—基于s12xs和kinetis k10》蔡述庭组编。
把这两本书看看,在学习飞思卡尔编程软件codewarrior 5.1这款软件,只能用5.1其他的不管用,因为其他的里面没有mc9s12xs128芯片。
4,编程练习,这需要你在51单片机编程熟悉的基础上进行,程序有各个模块组成,你首先看往年与你选择的比赛小组有关的程序,先读懂别人的程序,然后自己再编程。
需要把各个模块都练习一边,然后再把它们组合在一起。
5,这中间要把跑道铺好。
(铺跑道要按照比赛规则去铺跑道,建议问问往届参赛人员)第三阶段(时间5月到比赛前)硬件安装1,需要把你自己做的各个模块电路(驱动模块、最小系统模块、稳压电路)和你的器件组装。
2,在跑道上开始试车,试车需要调试,各个参数需要调整,记录下来每次出问题的原因,把他解决了,因为比赛时跑道和你自己铺的不会一样。
2016目录第十一届竞赛规则导读说明.......................... 错误!未定义书签。
一、前言.......................................... 错误!未定义书签。
二、比赛器材...................................... 错误!未定义书签。
1、车模 ....................................... 错误!未定义书签。
(1)车模的种类............................ 错误!未定义书签。
(2)车模修改要求.......................... 错误!未定义书签。
2、电子元器件 ................................. 错误!未定义书签。
(1)微控制器.............................. 错误!未定义书签。
(2)传感器................................ 错误!未定义书签。
(3)伺服电机.............................. 错误!未定义书签。
3、电路板 ..................................... 错误!未定义书签。
4、编程语言及调试工具 ......................... 错误!未定义书签。
三、比赛环境...................................... 错误!未定义书签。
1、赛道 ....................................... 错误!未定义书签。
(1)赛道材质.............................. 错误!未定义书签。
(2)赛道尺寸、形状、间距.................. 错误!未定义书签。
(3)赛道引导方式.......................... 错误!未定义书签。
到底该如何开始学习做飞思车呢?学习新手迷茫,做过之后会感叹:不过如此.这是我见过所有的参赛选手的感受.而最近,有不少朋友发邮件或旺旺或留言于博上问如何学做飞思车其实这是个方法论的问题.答案不是具体的该学什么不该学什么,而是要怎么学,如何学效率最高.我把我的想法说一下吧.这是一位新学的朋友给我的留言:你好,我是新手,最近一直在看有关飞思卡尔杯的一些东西,但是感觉无从入手,不知道应该先学那些东西,然后在学那些东西……有时候看看别人的技术报告,很多东西都只是大概知道是怎么回事,却不知如何下手,比如说路径检测吧,我大概知道它的原理是怎么样的,但是如果拿一些红外收发管给我,叫我去接,我就不知道哪里应该接哪里了,还有它到底是怎么样实现与单片机互动之类(是不是应该把mc9s12了解个彻彻底底的,还是要怎样做)等等……很多很多问题都不知道如何下手去解决,希望能给点建议,谢谢!看得出这位朋友很希望快速上手做,但有些东西光看是不行的.我如是回答:其实这些硬件上的东西都是固定下来的的,怎么接有推荐电路.主要做的是算法部分,车子跑得要快要稳,算法的适应性要强,鲁棒性要好.我觉得你的动手机会可能不多,动动手做一次,跟着师兄们一起学习几天.具体的几点:S12不需要完全了解,用到的就那几个模块.ECT ADC PWM MDC PLL SCI 等等,一个一个地试,试清楚一个就组装车,开始控制慢速前进了.其实做车不要怕,慢慢来,做完了你就会发现收获相当大的.会简单的C语言,会单片机基础就可以了.但是,一定要动手做!大家可以讨论,论坛提供给大学是交流的平台,而不仅仅是download的平台.希望大学交流心得体会,在这提出问题,解决问题!最后,祝大家做车顺利!比赛成功.引自whut_wj的文章。
2024年飞思卡尔直立车经验总结随着科技的不断进步和变革,交通工具也在不断地发展和创新。
直立车作为一种新兴的交通工具,有望在未来成为城市通行的主力车型之一。
作为飞思卡尔直立车的用户,我在使用这款交通工具的过程中积累了一些经验,现将其总结如下。
首先,直立车上手相对容易,但需要一定的时间适应。
对于以前骑乘过普通自行车或滑板车的人来说,直立车上手的难度相对较低。
直立车的骑乘姿势与骑自行车类似,只是需要保持身体平衡,不过习惯之后,骑直立车的稳定性会更好。
对于从未骑乘过直立车的人来说,感觉可能会有些奇怪,需要一段时间适应。
其次,直立车骑行需要一定的技巧和注意事项。
与普通自行车相比,直立车的骑行方式有一些差异。
首先是转弯时需要更多的控制和平衡,要保持身体的稳定。
其次是要观察好道路情况,并注意避开障碍物,以免发生意外。
另外,还要注意保持适当的速度,避免过快或过慢,以免发生失控或翻车的情况。
第三,直立车的操控性能较好,但需要注意维护保养。
飞思卡尔直立车采用先进的技术和设计,具有良好的操控性能,可以轻松应对各种场景。
但作为用户,我们也需要注意保养和维护,及时检查车辆的悬挂、制动、灯光等部件,确保安全可靠。
同时,也要注意正确使用电池,定期充电,并避免过度放电或充电,以延长电池的使用寿命。
第四,直立车在城市出行中具有较高的便利性和环保性。
直立车具有小巧灵活的特点,适合在城市中穿越狭窄的巷道和拥挤的街道。
它的电动驱动使得骑行更加轻松和省力,对于上班和购物等日常出行非常方便。
而且,直立车采用电池供电,减少了对传统燃油能源的依赖,降低了污染物的排放,对环境更加友好。
第五,直立车的智能化功能提供了更好的用户体验。
飞思卡尔直立车配备了智能导航、智能防盗、智能锁车等功能,提高了用户的使用体验和安全性。
通过导航功能,用户可以轻松找到目的地,节省时间和精力。
智能防盗功能可以有效保护车辆的安全,防止盗窃和失窃。
智能锁车功能则可以避免车辆被他人非法使用,提高了私人财产的保护。
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。
上海理工大学首届“飞思杯”智能车制作大赛细节红外循迹:一、器材规定:该组比赛中赛方提供STC89C52系统板和MC9S12XS128系统板作为赛车的核心控制单元。
参赛队伍可以从中选取适合自己的芯片来完成比赛,但是使用STC89C52系统板,最终成绩不加分;使用MC9S12XS128系统板,最终成绩加5分。
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。
红外循迹赛车安装完毕后,车模尺寸不能超过:250mm宽和400mm长。
二、赛道基本参数见附件三;三、裁判及技术评判员将由上海理工大学飞思卡尔智能车赛队担任。
四、比赛规则:1.比赛过程规则i.比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,同时在赛场内将安排采用与制作实际赛道相同的材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试。
ii.每支队伍的比赛顺序将有电脑随机排列。
iii.每支参赛队伍可以在每轮比赛之前有10分钟的现场调整时间。
在此期间,参赛队伍只允许对赛车的硬件(不包括微控制器芯片)进行调整。
iv. 比赛时,赛车必须放在起跑线后方1米之内,让车在出发区静止2秒以上后自行启动,否则扣5分。
v. 每辆赛车按规则在赛道上跑一圈,以计时起始线为计时点,跑完一圈后赛车需要自动停止在起始线之后三米之内的赛道内,如果没有停止在规定的区域内,赛事成绩减去5分。
赛车在比赛途中,可以允许小车最多同时两个轮子不在赛道上,三个或三个以上轮子同时不在赛道上时算冲出跑道。
vi. 每个参赛队伍有三次机会,三次机会中取最好的一次成绩作为最终的赛事成绩。
参赛队伍的赛车需要在赛方指定的赛道上跑完一圈,求出此次赛车的平均速度,然后平均速度乘以100作为赛事的成绩。
成绩将显示在大屏幕上。
vii. 跑完整个赛道的队伍,比赛后,带着自己的赛车到答辩处进行答辩。
三次机会均未能跑完整个赛道的队伍不进行答辩。
viii. 在答辩期间,技术评判组将对赛车进行现场技术检查,如有违反器材限制规定的立即取消大赛成绩。
每年都会有很多新人怀着满腔热情来做智能车,但其中的很多人很快就被耗光了热情和耐心而放弃。
很多新人都不知道如何入手,总有些有劲无处使的感觉,觉得自己什么都不会,却又不知道该干什么。
新人中存在的主要问题我总结了以下几点:
l缺乏自信,有畏难情绪
作为新人,一切都是新的。
没有设计过电路,没有接触过单片机,几乎什么都不会。
有些新人听了两次课,看了两篇技术报告,就发现无数不懂不会的东西,于是热情在消退,信心在减弱。
这些都是放弃的前兆。
殊不知,高手都是从新人过来的,没有谁天生什么都会做。
一件事件,如果还没开始做,就自己否定自己,认为自己做不到,那么肯定是做不到的。
l习惯了被动接收知识,丧失了主动学习的能力。
现在的学生大多从小习惯了被灌输知识,只学老师教的,只学老师考的。
殊不知一旦走向社会,将不再有老师来教,不再有应付不完的考试。
做智能车和传统的教学不同,学生将从被动学习的地位转变为主动学习。
就算有指导老师,有指导的学长,但也都处于被动地位,往往都不会主动来教。
有的学生一开始就没有转变思想,还希望就像实验课一样,老师安排好步骤1,2,3……,然后自己按照老师安排好的步骤按部就班的完成。
这样的学生,往往都丧失了提出问题和分析问题的能力,只是一个应付考试的机器。
要知道,解决问题的第一步是提出问题,如果总等着别人来教,那么问题永远会挡在你面前。
l缺乏团队精神和合作意识
智能车比赛是以团队的形式参赛,只依靠个人能力单兵作战就能取得好成绩的是很少很少的。
当今社会,任何人的成功都离不开身后的团队的支撑。
智能车是一个很复杂的系统,电路、机械、传感器、单片机、底层驱动、控制算法……。
如果所有的任务都是一个人去完成,固然锻炼了自己,但想做的很好却很不现实。
很多新人,来到实验室,来到一个陌生的环境和团队,连向学长请教,和同学交流的勇气都没有,又如何融入团队呢。
除了要主动融入团队,还要培养自己的团队意识。
团队精神往往表现为一种责任感,如果团队遇到问题,每个人都只顾自己,出了错误,不想着解决问题,而是互相推诿埋怨。
这样的团队,肯定是无法取得好成绩的。
l缺乏耐心和细心的精神
其实把一件事做好很简单,细心加上耐心。
不细心就想不到,没有耐心,即使想到了也做不到。
做事怕麻烦,将就,说白了就是惰性在作祟。
明明可以把支架做的更轻更漂亮,明明可以把程序写的更简洁,明明可以把电路设计得更完善……。
其实,每个人都有很大潜力,如果不逼自己一次,你永远不知道自己的潜力有多
大。
如果放任惰性作祟,做事总是差不多就行,能将就就将就,那么成功会离你越来越远。
在做智能车之前,要做好以下几点:
1.端正思想和态度
转变思想,做智能车是主动学习的工程,不要被动等待,不要总等着别人来安排,自己要主动的调研,学习,主动去交流,请教。
2.了解智能车
多上网了解智能车,多看几篇技术报告,从整体上了解智能车,对智能车形成总体的初步认识,也包括智能车比赛的规则。
当然,也要多了解自己所在的学校的智能车的开展情况,选拔策略,支持方式等等。
3.组建或融入团队
如果学校里已经有了这样的学生团体,不如赶紧融入进去,并且要从身边寻找志同道合的同学来组建参赛团队。
寻找搭档的原则应该是互补型的,如果自己打算编程,就应该找擅长且愿意做电路和机械的来组团。
组建团队的过程中,高低年级搭配是一个不错的组合,老队员带新人会使得个人学习和实践的效率大大提高。
4.其它
做智能车需要经费的支持,即使学校支持,往往也需要自己垫付。
做智能车也需要一块固定的地方,能够铺设赛道。
最好还要找一个很好的顾问,可能是自己的指导教师,也可能是高年级的学长,也可能是外校的老师和同学。
一旦准备完毕,应该尽早开始,从开始到初步完成,一直到参数调教到最优,对于新人,没有半年时间是很难的,何况中间还可能不断改进,甚至推到重来,而且做智能车过程中遇到的大部分问题,都是做之前无法预料的。
无论如何,即使是摸着石头过河,也比原地踏步强。