第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛技术报告学校：东南大学成贤学院队伍名称：颠覆参赛队员：蒋昌明刘双飞孙荣俊带队教师：李振东张志鹏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全国大学生“飞思卡尔”杯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：目录第一章引言 (1)第二章方案设计 (2)2.1总体设计思路 (2)第三章机械结构调整与优化 (3)3.1机械结构部分 (3)3.1.1传感器的安装 (3)3.1.2 前轮定位的调节 (3)3.1.3 舵机的安装 (3)3.1.4 主控板的连接与固定 (4)3.1.5 赛道起始检测元件及安装 (4)3.1.6 电机驱动模块的安装 (5)3.1.7 编码器的安装 (5)3.1.8 后轮差速的调整 (6)第四章电路的设计说明 (7)4.1电磁传感器电路的设计 (7)4.2主控板的设计 (8)4.3电机驱动模块的设计 (9)第五章控制软件的设计说明 (11)5.1程序流程图 (11)5.3速度控制 (13)第六章开发工具与调试过程说明 (14)第七章赛车的主要技术参数 (15)第八章总结 (16)参考文献 (17)附录 (I)源代码 (I)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。

该竞赛是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。

本校积极组队参加第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。

从2010 年底着手准备，历时半年多，经过不断试验设计，最终设计出较为完整的智能赛车。

第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛比赛规则与赛场纪律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为主，技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。

大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。

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；车模通过采集赛道图像（一维、二维）进行进行路经检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少数孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。

竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛，在实际可操作性基础上力求公正与公平。

一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。

本届比赛指定采用三种车模，分别用于三个赛题组：编号车模外观和规格赛题组供应厂商A型车模车模：G768电机：RS380-ST/3545，舵机：FUTABA3010 光电组东莞市博思电子数码科技有限公司B型车模车模型号电机：540，伺服器：S-A6 电磁组北京科宇通博科技有限公司C型车模车模型号：N286电机：RN260-CN 38-18130伺服器：FUTABA3010 摄像头组东莞市博思电子数码科技有限公司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. 三个赛题组所以使用传感器限制：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；参加光电赛题组不允许使用图像传感器获取道路图像信息进行路径检测；参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段；4. 其他事项如果损毁车模中禁止改动的部件，需要使用相同型号的部件替换；对于A型，C型车模（光电组、摄像头组）改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长。

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认可和信任。

其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。

飞思卡尔公司生产的S12 是一个非常成功的芯片系列，在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。

《全国大学生智能汽车竞赛——实践与创新（暂定）》征稿启事受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文)，由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办的“全国大学生智能汽车竞赛”已经成功举办了五届。

为了进一步落实大赛“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”的指导思想，同时总结前五届比赛的组织经验和技术成果，为下一个五年的比赛工作提供基础，大赛秘书处受自动化分教指委的委托，现开始组织《全国大学生智能汽车竞赛——实践与创新（暂定）》一书的编写工作。

因此，全国大赛秘书处现向以往历届参赛队伍的指导老师、领队老师以及全国总决赛和分赛区比赛的承办组织老师们征稿，欢迎踊跃投稿。

同时，第六届“全国大学生智能汽车竞赛”的全国总决赛中，获评优秀论文的参赛队，可以按照本征稿启事要求的篇幅和格式（见附件）提交技术论文，将优先录用为本书内容。

论文可作为技术报告的附件一并提交，也可赛后另行提交。

征稿论文的内容及篇幅要求如下，论文模板及格式要求参见附件。

征文范围：智能汽车竞赛涉及的自动控制、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等学科知识，以及在赛事中培养学生的综合知识运用能力、工程实践能力和创新意识，倡导求真务实的学风和团队协作的人文精神等方面的教学经验和组织经验等。

文章可以依据（但不限于）以下分类进行选题：（1）红外/激光传感器技术与路径识别（2）摄像头数据处理与路径识别（3）电磁传感器技术与路径识别（4）驱动电机控制算法（5）转向电机控制算法（6）机械设计与调试（7）电子学系统与整车综合设计（8）车模竞赛中的团队建设与人才培养（9）创意赛及其它题材征文要求:1、稿件篇幅请控制在5000-8000字，格式遵循学术论文规范，采用本通知附件的论文模板撰写，便于后期统稿。

2、论文初稿请于2011年9月15日前通过E-mail发送到zengming@，稿件要注明文章对应的分类（见上）。

3、稿件经初选后将发出录用通知书，被录用的论文收入《全国大学生智能汽车竞赛——实践与创新（暂定）》一书。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：杭州电子科技大学信息工程学院队伍名称：杭电信工 1 队参赛队员：梁利锋何少华陈巍带队教师：尹克曾毓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：梁利锋何少华陈巍带队教师签名：尹克曾毓日期：2011.8.11目录关于技术报告和研究论文使用授权的说明 (II)摘要 ................................................................................................................................................ I V 第一章引言. (1)第二章机械结构部分 (2)2.1 舵机的固定与安装 (2)2.2 前轮的调整 (3)2.3 差速的调整 (4)2.4 整车重心的调整（静止状态） (4)2.5 半米的前瞻机械系统 (5)第三章传感器的选择和布局 (6)3.1 传感器的选择 (6)3.2 电磁感应线圈在磁场中的特性 (7)3.3 传感器布局 (9)第四章硬件电路模块 (11)4.1 控制器模块 (12)4.2 路径识别模块 (13)4.3 电源模块 (15)4.4 测速模块 (16)4.5 电机驱动模块 (16)4.6 起跑线检测模块 (17)4.7 LCD液晶显示与键盘模块 (18)4.8 单片机控制模块 (18)第五章智能车软件设计 (20)5.1 控制总流程 (20)5.2 导线位置提取 (20)5.3 系统控制算法 (21)第六章开发与调试 (23)第七章智能车技术参数说明 (24)第八章鸣谢 (25)第九章总结 (I)附录A 电路原理图 (II)附录B 核心算法子程序 (VI)摘要本智能小车以飞思卡尔16 位微控制MC9S12XS128 作为唯一的核心控制单元，采用电感线圈和干簧管获取道路信息，通过设计简单的PID 速度控制器和简单的PID 方向控制器实时调整小车的速度与转角。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告学 校：河北大学工商学院队伍名称：风鸣参赛队员：韩彦杰刘导宋雪艳带队教师：陈义 张天舒I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五届“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：带队老师签名：日期：目录第一章 引言 (1)1.1概述 (1)1.2方案介绍 (2)第二章 智能车整体设计 (3)2.1技术方案的实现 (3)2.2系统机械结构设计 (3)2.2.1转向舵机的安装 (3)2.2.2摇头方案的实现 (4)2.3车模的机械调校 (5)2.3.1智能车车体基本参数 (5)2.3.2底盘高度 (5)2.3.3智能车前轮定位的调整 (6)2.4 轮胎处理 (8)2.5差速调整 (8)2.6智能车齿轮传动机构调整 (8)2.7 重心调节 (9)2.8测速模块安装 (9)2.9 PCB板的整体安装 (10)III2.10其他机械结构调整 (11)第三章 系统硬件设计 (13)3.1 硬件电路总体设计 (13)3.1.1 模块化 (13)3.1.2 方便性 (13)3.1.3 适应性 (13)3.2电源部分 (13)3.3电机驱动电路 (14)3.4检测模块 (16)3.4.1赛道中心线检测 (16)3.4.2起跑线检测 (19)第四章 系统软件设计 (22)4.1 主程序流程框图 (22)4.2 程序初始化 (23)4.2.1 初始化各个模块初始化 (23)4.2.2 速度挡选择 (23)4.2.3 传感器修正 (26)4.2.4 偏差距离计算 (26)4.2.5 经验的舵机打角PWM值计算 (29)4.2.6精确的模式判断 (29)4.2.7 实时速度值采集 (29)4.3 舵机和速度的PID控制算法 (29)4.3.1 经典PID控制算法介绍 (30)4.3.2 经典PID算法在本智能车上的应用 (31)4.3.3 高效的PID和鲁棒混合算法控制电机 (33)第五章 系统调试 (35)5.1基于Freescale Code Warrior的调试平台 (35)第六章 智能车技术参数说明 (38)第七章 总结 (39)参考文献 (40)部分程序代码 (Ⅰ)V第一章引言1.1概述“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛今年进行到第六届，五年经验的积累使得比赛形式丰富，比赛规则比较完善，为广大同学提供了一个良好的学习提高的平台。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告学 校： 广东海洋大学队伍名称： Fly-D队参赛队员： 刘诗恒易阳威赵圣麟带队教师： 谢仕义王 慧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于保留、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：摘要本技术报告主要讨论了基于Freescale公司的XS128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理，将从机械结构设计，硬件电路设计，软件算法设计以及调试经验等四个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。

该车主要由摇头伺服电机和激光传感器构成的道路检测随动子系统，驱动电机以及机械传动齿轮构成的动力子系统，连杆机构以及转向伺服电机构成的转向子系统，速度检测系统以及以XS128为中心的电路子系统构成。

结合软件PID 控制理论完成了智能车自主巡线的功能。

在调试过程中主要应用LABVIEW处理无线串口模块发回的数据可以使调试过程更加得心应手。

关键词：Freescale 智能车巡线PID 激光传感器AbstractIn this essay，we mainly discuss the philosophy and designing experiences of self-directed smart vehicle model based on the chip XS128 produced by Freecale company. The passage is consisted of four parts which are the designing of mechanical mechanism, the designing of circuit, the designing of program and some experiences of debugging.The servo subsystem formed by servo motor which is used to control the direction of laser sensor, the driver subsystem formed by DC-motor and the mechanism of gears, the directing subsystem formed by the other servo motor and the mechanism of connecting bar, the speed detecting subsystem and the circuit subsystem finally form the whole vehicle model. With the help of PID theory, we accomplish the mission and made a self-directed smart car.During the period of debugging, we use Lab-view to process the data got from wireless module which makes things easier.Key words: Freescale, smart car, self-directed, laser sensor目录关于技术报告和研究论文使用授权的说明 (II)摘要 (III)第一章引言 ............................................................................................................................... - 1 - 第二章硬件系统的选择与确定 ............................................................................................... - 2 -2.1 电源管理 ...................................................................................................................... - 2 -2.2 电机驱动模块 .............................................................................................................. - 4 -2.3 巡线传感器模块 .......................................................................................................... - 6 -2.4 速度测量模块 .............................................................................................................. - 9 -2.5 随动舵机的选择 ........................................................................................................ - 13 -2.6 人机交互界面 ............................................................................................................ - 15 -2.7 PCB设计 ...................................................................................................................... - 16 -2.8 元器件与模块的选择 ................................................................................................ - 17 - 第三章各模块安装与机械改装 ............................................................................................. - 19 -3.1 各个模块的安装 ........................................................................................................ - 19 -3.1.1 主控板的安放 ................................................................................................. - 19 -3.1.2 随动舵机与激光传模块的放置...................................................................... - 19 -3.1.3 转向舵机的安放 ............................................................................................. - 20 -3.1.4 编码器的安置 ................................................................................................. - 20 -3.2 机械部分调整 ............................................................................................................ - 21 -3.2.1 前轮倾角调整 ............................................................................................... - 21 -3.2.2 差速机构调整 ............................................................................................... - 22 - 第四章车模整体控制策略介绍 ............................................................................................. - 24 -4.1 转向舵机控制算法 .................................................................................................... - 24 -4.2 电机速度控制算法 .................................................................................................... - 25 -4.3 应对虚线的控制策略 ................................................................................................ - 25 - 第五章赛道与场地 ................................................................................................................. - 29 - 第六章开发工具和调试过程 ................................................................................................. - 31 - 第七章模型车主要参数说明 ................................................................................................. - 33 - 第八章 总结 ............................................................................................................................. - 35 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 36 - 附录核心部分源代码 ........................................................................................................... - 37 -第一章 引言智能车的制作是个漫长的学习过程，在这个过程中，从理论到实践，从硬件到软件，大家都有很大的提高。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学 校： 河北大学工商学院队伍名称： 灵锐队参赛队员： 马云龙 秦山虎 葛鹏博带队教师： 叶小倩 孙宏伟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：马云龙秦山虎葛鹏博带队教师签名：叶小倩孙宏伟日期： 2011-8-6摘 要本文主要介绍了智能小车控制系统的软硬件设计及开发过程。

整个系统涉及车模机械结构调整、电机驱动和光电传感器的电路设计、路况采集和信号处理等多个方面。

车模以MC9S12XS128单片机为控制核心，以安装在跟踪舵机之上的激光管作为循迹传感器，采用红外与激光传感器配合的模式检测直线和起跑线，以2.5ms为一周期处理路况信息。

车模系统的简单工作原理是MC9S12XS128单片机收集激光和红外传感器返回来的赛道信息，通过相应运算后，软件判断其有效性，结合控制算法控制随动舵机给出合理舵值，控制前轮舵机转向，单片机再给出合适的PWM波占空比以控制电机转速,速度控制方面采用一个500线增量式光电编码器来实时反馈脉冲，利用单片机的脉冲累加器采集速度。

最后主控制芯MC9S12XS128 综合激光的采集的路面信息和编码器采集的速度信息，利用PID算法实现上排摇头舵机的转角，转向舵机的转角控制及电机的调速。

经实际场地测试，本车模系统可以很好的适应大小“S”弯，“十”字交叉和大回环等不同的赛道类型以及不同类型赛道的不同组合。

本车模的平均速度可达到 2.9m/s。

关键字智能车 激光传感器随动摇头 PID算法 MC9S12XS128目录摘 要 (I)目录 (II)第一章 引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 系统主要结构思想 (4)1.3 文章结构 (4)第二章 模型车的主要设计思路和技术方案概要 (5)2.1 车体结构 (5)2.2 硬件 (5)2.3 软件 (5)2.4 车模设计特色与创新 (7)第三章 A型车模的机械设计 (8)3.1 机械部分 (8)3.2 车模的调整 (8)3.2.1 车体的重心 (8)3.2.2 传感器支架 (9)3.3 对前轮的调整 (9)3.3.1主销后倾 (9)3.3.2主销内倾 (7)3.3.3前轮外倾 (7)3.3.4前轮前束 (7)3.4对后轮的调整 (10)3.5对重心的调整 (11)3.6智能车后轮差速机构调整 (12)3.7智能车转向舵机安装调整 (12)3.8智能车测速模块安装 (12)3.9智能其他机械调整 (12)3.10智能车外观 (12)第四章 电路设计说明 (16)4.1 总体电路描述 (16)4.2 系统电源模块 (16)4.3 电机驱动模块 (18)4.4 最小系统原理图 (19)4.5 激光传感器及其电路设计 (19)4.5.1 激光探头的电路设计 (21)4.5.2 激光探头接收创新点 (22)4.6 测速电路 (23)4.7 核心控制板端口设置 (24)第五章 软件控制设计 (25)5.1软件控制的总体思路 (25)5.2模块初始化 (29)5.3 激光传感器路径识别 (30)5.4基于PID的控制算法 (29)5.5舵机摆头和转向子程序设计 (31)5.6虚线的处理 (35)5.7 软件部分总结 (35)第六章 开发工具和制作调试过程 (37)6.1 开发工具 (37)6.2 Codewarrior IDE的安装与使用 (37)6.3 调试装置 (37)6.4 C语言的在线调试 (43)6.5 调试中遇到的问题及解决过程 (43)6.5.1 跟踪舵机问题 (43)6.5.2 光点亮度问题 (43)第七章 结论 (45)7.1 模型汽车制作概述与技术指标 (45)7.1.1 车模最终可达到的速度 (45)7.1.2 车模主要技术指标 (45)7.1.3 机械部分其它参数 (45)7.2 智能车最终实物图 (46)7.3 总结 (46)致谢 (48)参考文献 (49)第一章 引言1.1 综述全国大学生飞思卡尔智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办，以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，是以智能汽车为竞赛平台的多学科专业交叉的创意性科技竞赛。

关于组织我校学生参加第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的通知各学院：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，由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）将主办第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛。

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，是以智能汽车为竞赛平台的多学科专业交叉的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动，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。

根据大赛组织安排，陕西赛区组委会负责本赛区的组织领导、协调与宣传工作。

根据省竞赛组委会的通知精神，我校将参加此次大赛，并决定成立西安电子科技大学“第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛”组委会，机电一体化创新实践基地具体进行竞赛的组织实施。

现将有关竞赛组织机构及各项工作通知如下：一、大赛内容第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛分为光电组、电磁组和摄像头组的竞速比赛和第六届全国大学生智能汽车创意竞赛。

二、组织机构1、西安电子科技大学第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛组织委员会主任：黄大林赵克石光明委员：郭涛王小娟胡晓娟吴涛李团结段清娟2、组委会办公室组委会办公室设在：机电一体化创新实践基地办公室，地点：工程训练中心II区207房间。

三、报名资格、时间、方式、地点以及其它1、报名资格：我校在校本科大学生均可以报名参加；2、选拔报名截止时间： 2011年1月16日前；3、报名方式：网上报名E-Mail:qjduan@；学校选拔方式：在个人、小组报名的基础上，校竞赛组委会进行选拔和淘汰，挑选参加省级竞赛的最后人选。

4、场地：由于参赛作品是要制成机电一体化产品，要有安装调试过程，因此场地确定在新校区的“大学生机电一体化创新实践基地”，以利于设计、调试和指导。

第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛技术报告学校：安徽理工大学队伍名称：远航队参赛队员：巩干干王建阳经伟带队教师：曲立国唐超礼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全国大学生“飞思卡尔”杯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：第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录摘要 (iii)第一章引言 (1)1.1 智能车的发展历史 (1)1.2 智能车研究的主要意义和内容 (1)第二章智能车设计分析 (3)2.1 设计要求及思路 (3)2.2 总体设计方案 (3)2.3 传感器设计方案 (5)2.4电机驱动模块方案 (5)第三章智能车硬件设计 (6)3.1 机械设计 (6)3.1.1 车模的结构特点 (6)3.1.2 舵机的安装 (6)3.1.3 摄像头的选择及安装 (7)3.1.4 系统电路板的固定及连接 (8)3.2 电路设计 (9)3.2.1 电路板核心的组成 (9)3.2.2 电源管理模块 (10)3.2.3 电机驱动 (11)3.2.4 编码器模块 (12)第四章智能车软件系统的设计 (14)4.1 软件整体流程图 (14)4.2 图像采集与处理的算法 (14)4.2.1 摄像头的工作原理 (15)4.2.2 二值化处理 (16)4.2.3 边沿检测法 (16)4.3 转向控制和车速控制的PID算法 (16)第五章开发和调试 (19)5.1 调试平台CodeWarrior IDE (19)5.1 调试器 (20)第六章总结 (22)6.1 车模主要技术参数说明 (22)6.2 总结 (22)参考文献 (24)摘要本文介绍了远航队为第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛而设计的智能车系统。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学 校：曲阜师范大学队伍名称：炫 风参赛队员：孙闯 闫涛 王珊珊带队教师：黄金明 李坤1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：I摘要本文设计的智能车模型系统以MC9S12XS128微控制器为核心控制单元，通过CCD摄像头检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线用于赛道识别；通过光电编码器检测模型车的速度，使用经典PID控制算法和Bang-Bang控制算法控制舵机的转向和驱动电机的转速，实现了对模型车的运动方向和运动速度的闭环控制。

为了提高模型车的速度和稳定性，我们使用LABVIEW仿真平台、无线模块等调试工具进行了大量硬件与软件测试，试验了多套方案，分析了大量的数据和参数信息，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

关键字：MC9S12XS128 CCD PID LABVIEW SDIIAbstractThis paper we design a smart car model system based on MC9S12XS128 micro-controller as the core control unit ,through the CCD image sensor to obtain the circuit information. Then convert the original image into the binary image by the simulation in order to extract black guide line for track identification. The photoelectric encoder is used to detect the moving speed of the car. We use classic PID and Bang-Bang control methods to control the rotate speed of driving electromotor and direction of steering electromotor, to achieve the closed-loop control for the speed and direction. In order to increase the speed and the reliability of the car, 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, Wireless module and its like. Also,we design several schemes,analyses numerous data and parameters of information.Eventually confirm existing system structure and various control parameters.关键字：MC9S12XS128 CCD PID LABVIEW BANG-BANGIII目录引 言 ............................................................ (1)第一章 智能车系统总体设计1.1 系统基本工作理.......................................... (2)1.2 整车布局.................................... (2)1.3 系统总体设计框架......... (3)第二章 智能车机械系统设计及实现2.1 前轮倾角的调整....................................... (4)2.2 底盘高度的调整........................... (4)2.3 舵机的安装................................................ (4)2.4 摄像头的安装..................... (5)2.5 速度传感器的安装....................................... (6)第三章 智能车硬件系统设计及实现3.1MC9S12XS128最小系统板........................... (8)3.1.1 核心控制器介绍................................. (8)3.1.2 最小系统板设计................................................ (9)3.2电源管理模块3.2.1降压稳压电路设计 (11)3.2.2升压稳压电路设计 (11)3.2.3电源模块总体框图 (12)3.3路径识别模块3.3.1传感器的选择 (12)3.3.2视频同步分离电路 (14)3.3.3图像处理电路 (15)3.4高速AD模块 (15)3.5电机驱动模块3.5.1 33886驱动 (20)3.5.2 驱动电路.......................................... (22)3.6车速检测模块 (23)第四章 智能车软件系统设计及实现4.1控制系统程序框架 (25)IV4.2系统初始化 (25)4.2.1PLL初始化............................................................ (26)4.2.2PWM初始化............................................................ (26)4.2.3ECT模块初始化...................................................... (29)4.2.4PIT模块初始化...................................................... (29)4.2.5A/D初始化............................................................ (30)4.3黑线提取及优化处理4.3.1原始图像 (30)4.3.2黑线提取 (32)4.3.3路径选择 (32)4.4控制策略与控制算法................................................ (34)4.4.1经典PID算法介绍................................................ (34)4.4.2转向舵机的PID控制算法....................................... (36)4.4.3驱动电机的PID控制算法.................................... (37)第五章 系统开发及调试工具5.1开发工具 (39)5.1.1软件开发平台 (39)5.2系统调试 (40)5.2.1硬件调试 (40)5.2.2软件调试 (40)第六章 模型车的主要技术参数 (42)结 论............................................. (43)参 考 文 献..................... (44)V引言引言随着科学技术的不断进步和发展，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学 校： 河南大学队伍名称： 河南大学摄像头一队参赛队员： 赵环宇秦明岩赵文丰带队教师： 高伟、张镭i第六届飞思卡尔杯技术报告 ii摄像头一队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：_________iii摘 要本论文以“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了以N286车模为搭建平台的智能车设计与控制。

本设计以MC9S12XS128作为唯一的微控制器，进行数据的采集处理和电机、舵机的控制；采用CMOS摄像头为核心路径识别传感器，实现黑线的提取并路径的判别；以基于BTS7940的设计作为电机驱动，实现电机的稳定控制；针对车模的双电机后轮分别驱动模式，我们采用了力求精确的双光电编码盘分别进行速度的测量以及控制，实现了此动力控制系统的闭环控制，更好的满足了系统设计中差速控制的需要。

此外，在控制策略算法上，本设计采用了动力系统的PID控制算法，转向系统的PD控制算法。

为了更好的分析、调试整个系统，我们借助于24L01无线模块，开发使用了VB上位机、Labview上位机分别辅助调试进行。

综合整个系统，结合整体实验结果表明，本方案切实可行。

关键词：MC9S12XS128、CMOS、BTS7940、Labview、VB、差速控制、PID、iv摄像头一队目 录摘 要 (iv)目 录 (I)第一章 引言................................................- 1 -1.1智能车研究背景......................................- 1 -1.2 智能车大赛背景.....................................- 1 -1.3 技术报告整体布局以及文献综述......................- 2 -第二章 总体设计...........................................- 3 -2.1系统要求............................................- 3 -2.2 系统概述...........................................- 3 -2.3 系统结构...........................................- 5 -2．4模型车技术参数统计.................................- 6 -第三章 整车布局及机械改装..................................- 7 -3.1 车模整车布局.......................................- 7 -3.1.1 车模分析.....................................- 7 -3.1.2 车模布局思想.................................- 8 -3.1.3 车模大体布局.................................- 9 -3.1.4 车模舵机布局安装............................- 10 -3.1.5 传感器布局、安装............................- 13 -3.2 车模机械改装......................................- 15 -3.2.1 车模机械分析................................- 15 -3.2.2 车模机械调整思想............................- 15 -3.2.3 车模前轮参数调整............................- 15 -3.2.4 车模底盘改装................................- 17 -3.2.5 车模重心调整................................- 19 -第四章 电路设计...........................................- 20 -4.1 电路设计概述.....................................- 20 -4.2 各模块电路设计....................................- 20 -4.2.1稳压模块电路设计............................- 20 -4.2.2 单片机核心板电路设计.......................- 21 -4.2.3 视频处理模块电路设计.......................- 22 -4.2.4 驱动模块电路设计...........................- 23 -4.2.5 调试模块电路设计............................- 24 -第五章 程序算法...........................................- 26 -5.1程序设计概述.......................................- 26 -5.2 整体控制策略......................................- 26 -5.2.1 路径提取算法................................- 28 -5.2.2 PID控制原理.................................- 29 -I第六届飞思卡尔杯技术报告5.2.3 数字PID控制算法.............................- 30 -5.2.4舵机的控制...................................- 31 -第六章 开发工具以及辅助调试...............................- 32 -第七章 比赛总结与展望.....................................- 36 -参考文献..................................................- 37 -附录.. (I)II摄像头一队第一章 引言1.1 智能车研究背景随着全球能源问题的日益突出，电动汽车逐渐成为当今世界汽车市场的重要分支，也必将成为未来汽车市场的发展方向和主要力量。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：浙江师范大学队伍名称：先驱音速参赛队员：谭黎张川沈艳红指导教师：武林潘日敏2011年8月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：谭黎张川沈艳红带队教师签名：武林潘日敏日期：2011.8.8摘要本文介绍了浙江师范大学先驱音速队队员们在准备第六届飞思卡尔智能车大赛过程中的工作成果。

智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128处理器的S12环境，软件平台为CodeWarrior IDE5.0开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的1：10的仿真车模。

文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。

本智能车采用四个电感线圈来检测磁场的寻迹方案，配合编码器、电机、舵机、电池等组成的驱动电路进行信息处理，以达到路径识别的目的，控制模型车高速稳定地在跑道上行驶。

整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。

为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行软硬件升级，通过大量的数据和实验现象分析，最终确定了现有的系统机械结构和各项软件控制参数。

关键字：Freescale单片机；磁场检测；PID控制算法；智能车AbstractThis passage introduces the operation achievement that the team members found who come from‘low altitude flight’,Zhejiang Normal University during the preparation for the5th Freescale intelligent car contest.The hardware is supported by S12circumstance with MC9S12XS128processor.The software is CodeWarrior IDE5.0.The model car uses the1:10of simulation model unified offered by the competition CommitteeThe text describes the intelligent car control system hardware and software architecture and development process.The smart car adopts four inductance coils to detect magnetic fields for searching the racecourses.The driving circuits are composed by encoder,DC motor,steering engine,battery and these can carry on the information processing in order to recognize the ways so that the members could control model car high-speed and stable driving on the runway.The whole system relates to many aspects such as the adjustment of the model car architecture,design and layout of sensor's circuit,control algorithm and strategy optimization.In order to raise the intelligent car’s speed and reliability,we experimented many plans and carries on the software and hardware promotion.Through innovation technology,and ultimately determines the structure of the existing system and various control parameters.Keyword:Freescale microcontroller；magnetic fields detection；PID control algorithm目录第一章引言 (1)1.1赛事概况 (1)1.2方案简介 (1)1.3方案内容安排 (2)第二章技术方案概述 (3)第三章总体机械设计方案 (4)3.1舵机部分设计 (4)3.2后轮差速部分设计 (5)3.3电机部分设计 (6)3.4尾部舵机 (6)第四章硬件电路设计方案 (7)4.1电源管理模块设计 (7)4.1.1MCU、编码器供电电路 (7)4.1.2舵机供电电路 (8)4.1.3电磁传感器供电电路 (8)4.1.4液晶供电电路 (9)4.2电机驱动模块设计 (9)4.3S12最小系统模块设计 (10)4.4磁场检测模块设计 (11)4.6速度检测模块设计 (12)4.7液晶键盘模块设计 (12)第五章软件设计方案 (13)5.1循迹算法设计 (14)5.2速度控制子程序设计 (14)5.2.1PID控制算法 (14)5.2.2PID参数整定 (15)5.3PWM子程序设计 (16)5.4小车控制策略 (17)5.5软件开发环境 (17)第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第六章模型车参数 (19)第七章结论 (20)7.1系统的特色 (20)7.2系统的不足 (20)参考文献 (21)致谢 (22)第一章引言第一章引言1.1赛事概况受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导分委员负责主办全国大学生智能车竞赛。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：安徽工程大学队伍名称：邵傑二队参赛队员：方海贞盛双朱灿带队教师：王冠凌杨会成第六届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：目录第一章引言1.1概述 (1)1.2电磁车体系结构 (1)第二章系统硬件设计 (3)2.1机械结构设计 (3)2.1.1车模组装与改造 (3)2.1.2前轮定位与调整 (3)2.1.3差速的调整 (4)2.1.4舵机力臂的调整 (4)2.1.5传感器的安装 (5)2.1.6编码器的安装 (5)2.1.7电路板的固定与安装 (6)2.2路径检测模块设计 (7)2.2.1电磁场检测原理 (7)2.2.2传感器布局设计 (8)2.3车模其它部分设计 (11)2.3.1速度传感器 (11)2.3.2控制部分 (12)2.3.3执行机构 (12)2.3.4人机接口 (13)2.3.5电源部分 (14)第三章系统软件设计 (15)3.1Codewarrior简介 (15)3.2MC9S12XS128片内资源简介 (15)3.3所用模块简介 (15)3.3.1时钟模块 (16)3.3.2PWM模块 (16)3.3.3串口模块 (17)3.4程序主要算法介绍 (17)3.4.1舵机控制 (18)3.4.2电机控制 (19)3.5调试环境设计 (20)3.5.1赛道环境的搭建 (20)3.5.2主要调试手段 (21)第四章赛车主要技术参数 (23)第五章结论 (24)参考文献 (I)附录 (II)第六届全国大学生智能汽车竞赛技术报告附录A：整车效果图 (II)附录B：智能车源程序 (III)第一章引言1.1概述“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，是由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办的科技竞赛。

51责任编辑：李健产业聚焦IndustrySpotlight 2011.10第六届全国大学生飞思卡尔杯智能车竞赛总决赛近日在西北工业大学成功举办，今年的比赛依然由摄像头、光电和电磁三个竞赛单元和创意赛组成。

东道主西北工业大学成为总决赛最大赢家，首次拿下两个特等奖，并再次获得创意赛一等奖，其他7个特等奖被多所学校瓜分，值得注意的是，其中三所学校今年是首次斩获特等奖。

也许这从一个侧面证明，随着大家对平台逐渐熟悉，传统强队的优势已经逐渐消失，群雄逐鹿的时代即将来临。

S12系列最后的盛宴？回顾过去的6届大赛，S12系列作为核心开发平台逐渐被广大学生和指导老师们所熟悉，存在的问题是赛车开启智能车竞赛新格局李健 《电子产品世界》编辑开发经验积累越来越丰富，因此很多参赛车队会沿袭上届甚至前几届的赛车进行再开发，这使学生的动手能力培养效果大打折扣。

在大规则无法更改的前提下，我们看到的是赛道越来越难，新元素越来越多，以提升对赛车的考验，增加需要重新设计的全新挑战。

不过即使如此，赛车的速度依然越来越快，且完赛率越来越高。

今年的赛道(图1)对比去年，增加几个很明显的改进，对赛车提出了全新的考验。

从赛道图上我们看得到，首先是弯道明显更多更难，特别是几个曲率非常大的弯道，其中今年加入最明显的是一个发卡弯，这个弯道最特别之处在于，虽然存在于一个下坡道后的直道尽头，但并不是发卡弯紧接直道，而是直道之后先是一个右弯，然后紧跟一个左发卡弯，这种组合非常考验赛车在高速运行中的判决能力和控制力(图2)，过弯的速度控制要求很高才能既不损失时间，又不冲出赛道。

另外一个比较特别的就是连续的S 弯道，以往的小S 弯是单独出现，这样赛车提前捕获信息后，经过计算可以直冲，但是今年的小S 弯之后紧跟大S 弯，让赛车必须根据S 弯的曲率进行快速调整，增加难度的同时让赛车直冲小S 弯的危险更大(图3)。

可以说这两处赛道的曲率变化都非常快，让赛车在搜集信息和判决的过程必须设计得更为优化，才能顺利通过。