基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计毕业设计(论文)

作者简介：何维（1988-），男，湖南郴州人，钦州学院 广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室培育基地，助教，硕士研究 生，研究方向，汽车电子控制技术，汽车新能源技术。
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源供电。 驱动电机模块：根据单片机发出的 PWM 波
来控制驱动电机的加速、减速，完成电磁双车在减 速、直道加速。遇到障碍物等路况可以瞬间躲让任 务，还有就是能够在规定的距离区域内刹住电磁 双车。
关键词：智能车；传感器；微处理器
当今社会发展迅速，我国汽车产业不断 发展壮大，汽车越来越往智能控制方向发展， 智能一体化不断的深入人们生活起居中。智 能控制技术的不断提高，不断的优化，使得我 们的生活更加的智能化。智能出行、智能电 器、智能交通等这些智能技术的应用大大的 促进了中国的飞速发展。
本设计以第十届“飞思卡尔”杯智能车竞 赛为背景。以 MC9S12XS128MAA 芯片作为整 个系统的研究中心。搭配其他的传感器实现 小车的智能循迹、智能导航。
转向控制模块：控制小车在最优的路径内行 驶，躲避障碍物。按照既定算法路线左右摆动。转 弯、回正。
速度测量模块：运用安装在后轴上的两个高 精密的旋转编码器获取的速度信息，采集到信息 直接传送到 S12 主控模块。
发车线识别模块：该模块主要识别赛道的电 磁信号的强弱，来判断是往哪个方向发车，主要用 到的是干簧管识别。
1 智能车系统框架设计 电磁循迹双车要能正常的在 PVC 赛道上 行驶的条件是：能够检测到电磁发生器，在漆 包线环绕回路中，形成的磁场信号，整个系统 框架主要包括，机械架构、硬件架构和整车 MC9S12 16bit 核心主控模块、这三个模块相 辅相成，一共构建起了智能电磁循迹双车。按 照各个功能部件，又可以将上述三大部分细 分为九大模块，分别是 MC9S12 16bit 主控模 块、转向机控制模块、驱动电机模块、障碍物 识别和处理模块、人机对话模块、供电管理模 块、速度测量模块、电磁感应器模块、发车线 识别模块。这些功能模块各行其职，相互相 连，一同构成了这智能循迹追逐双车。根据各 个模块的功能，该系统关系如图 1 所示。 根据各个功能模块的实际作用，下面细 分各个模块的功能，具体如下：MC9S12 16bit 主控模块：是整个系统的核心，主要负责对电 磁感应器采集回来的信息，进行分析和处理， 在外围供电模块的工作下，稳定无误的运行 者程序代码和控制算法。完成小车的输入与 输出的结合，达到精确、智能控制的目的。 电磁感应器模块：通过该传感器采集到 赛道电源发生出来的 20KHZ 的方波，传送到 S12 核心处理模块，得知外面磁场的变化，能 够迅速的做出反应，为系统能够在微小的时 间里识别的赛道障碍做出重大贡献。 供电管理模块：该模块为整车的运行输 出电源电压，该模块的主要责任就是担任降 压、升压的任务。从电池的 7.2V 升到 14V 供 给电机驱动模块的 MOS 芯片。从 7.2v 降压到 5V 供给单片机处理模块、和检波模块。更有 可能降到 3.3V 供给 MK60 低功耗微处理器。 主要涉及 MC9S12 16bit 主控模块、转向机模块。电机驱动模块、障

图像处理在智能车路径识别中的应用摘要机器视觉技术在智能车中得到了广泛的应用，这项技术在智能车的路径识别、障碍物判断中起着重要作用。

基于此，依据飞思卡尔小车的硬件架构,研究机器视觉技术应用于飞思卡尔小车。

飞思卡尔智能车处理器采用了MC9S12XS128芯片，路况采集使用的是数字摄像头OV7620。

由于飞思卡尔智能车是是一款竞速小车，因此图像采集和处理要协调准确性和快速性，需要找到其中的最优控制。

因此本设计主要需要完成的任务是：怎样用摄像头准确的采集每一场的图像，然后怎样进行二值化处理；以及怎样对图像进行去噪处理；最后也就是本设计的难点也是设计的核心，怎样对小车的轨迹进行补线。

本设计的先进性，在众多的图像处理技术中找到了适合飞思卡尔智能车的图像处理方法。

充分发挥了摄像头的有点。

经过小车的实际测试以及相关的MATLAB 仿真，最终相关设计内容都基本满足要求。

小车的稳定性和快速性得到显著提高。

关键词：OV7620，视频采集，图像处理，二值化The Application of Image Processing in the Recognition ofIntelligent Vehicle PathABSTRACTCamera Machine vision technology in the smart car in a wide range of applications, the technology identified in the path of the smart car, and plays an important role in the obstacles to judge. Based on this, based on the architecture of the Freescale car, machine vision technology used in the Freescale car. Freescale smart car the processor MC9S12XS128 chip traffic collected using a digital camera OV7620. Freescale's Smart car is a racing car, so the image acquisition and processing to coordinate the accuracy and fast, you need to find the optimal control. This design need to complete the task: how to use the camera to accurately capture every image, and then how to binarization processing; and how to image denoising; last is the difficulty of this design is the design of the core, how to fill line on the trajectory of the car.The advanced nature of the design found in many image processing techniques of image processing methods for Freescale Smart Car. Give full play to the camera a bit. The actual testing of the car and MATLAB simulation, the final design content can basically meet the requirements. The car's stability and fast to get improved significantly.KEY WORDS: OV7620，Video Capture，Picture Processing，Binarization目录前言 (1)第1章飞思卡尔赛车及机器视觉的概述 (2)1.1 智能车的研究背景 (2)1.1.1 智能车的发展历史 (2)1.1.2 应用前景 (2)1.2 智能车设计要求介绍 (3)1.3 机器视觉介绍 (4)1.4 小结 (4)第2章主要思路及技术方案概要 (5)2.1 总体设计主要方法步骤 (5)2.2 摄像头的对比与选择 (5)2.2.1 摄像头的选取 (5)2.2.2 模拟摄像头 (6)2.2.3 数字摄像头 (6)2.2.4 摄像头的选定 (7)2.3 二值化方案的选取 (7)2.3.1 双峰值法 (7)2.3.2 迭代法 (8)2.3.3 大津法 (8)2.3.4 灰度拉伸-一种改进的大津法 (9)2.3.5 二值化方案的最终选定 (9)2.4对图像进行去噪 (9)2.4.1 传统的去噪法 (9)2.4.2 小波去噪 (11)2.4.3 去噪方法的最终确定 (13)2.5小结 (13)第3章硬件设计 (14)3.1 硬件总体方案设计 (14)3.2 核心控制板 (15)3.3 摄像头的安装 (15)3.4 小结 (16)第4章软件设计 (17)4.1 系统软件总体设计方案 (17)4.2 图像二值化软件设计 (17)4.3 去噪设计 (19)4.3.1 实验信号的产生 (19)4.3.2各参数下去噪效果对比 (20)4.4 二值化后补线 (24)4.5 小结 (32)第5 章结果分析 (33)5.1 采集到的灰度值去噪前的MATLAB仿真 (33)5.1.1 去噪前MATLAB函数和仿真结果 (33)5.1.2 去噪后MATLAB仿真结果 (34)5.2 边界扣取 (35)5.2.1 边界扣取函数 (35)5.2.2 边界扣取仿真结果 (36)5.3 补线后效果 (37)5.4 小结 (38)结论 (39)谢辞 (40)参考文献 (41)附录 (42)外文资料翻译 (45)前言机器视觉技术近几十年来已经得到广泛的应用，并且已经取得了巨大的成功，大大改善了人们的日常生活。

基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用毕业设计 (论文)专业通信工程班级10级1班学生姓名刘新学号10205040117课题基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用---主监控程序和行使操纵程序的设计指导教师夏巍2021年6月1日摘要本文要紧是以全国大学生〝飞思卡尔〞杯智能小车竞赛为背景的一项课题研究。

本次课题研究要紧采纳利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI作为核心操纵单元，用CCD进行对道路信息的采集，用编码器对小车速度进行检测，使用7.2V锂电池进行供电，并用MPC5604MINI产生PWM波操纵电机模块和舵机模块，从而达到操纵小车的速度和转向。

本文要紧介绍主监控程序和行驶操纵程序的编写，确实是编写程序让小车各个部分和谐工作，让小车行驶并能够实现转向。

关键词：智能小车；MPC5604MINI；主控电路；行驶操纵。

AbstractThis article is based on National College "Freescale Cup" smart car competition as a research background.The research mainly uses Freescale's 32-bit singlechip as the core control unit MPC5604MINI，and Carried out on the road with a CCD information collection, and use encoder to detect the speed of the car, using a 7.2V lithium battery-powered and used to generate PWM wave MPC5604MINI module and servo motor control module, so as to control the car's speed and steering.This paper describes the preparation of the master control procedures and driving control program, is to write the program so that the coordination of the various parts of the car, so the car driving and steering can be achieved.Keywords: Smart car；MPC5604MINI；Control circuit；Driving control.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1引言 01.1课题研究意义 01.2 智能小车国内外概况 01.2.1 国内研究概况 01.2.2 国外研究概况 (2)1.3 智能小车进展前景 (2)2 系统设计及方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统设计方案 (2)2.2.1 主控芯片的选定 (3)2.2.2 传感器模块 (5)2.2.3 测速传感器模块 (5)2.2.4 转向舵机模块 (6)2.2.5电机驱动模块 (6)2.2.6国内外概况 (6)3系统硬件电路介绍 (8)3.1 主控芯片电路 (8)3.2 速度检测电路 (8)3.3 电机驱动电路 (8)3.4 舵机驱动电路 (9)3.5 拨码开关电路 (9)4 软件设计 (9)4.1软件流程 (10)4.1.1程序流程图 (10)4.1.2 程序流程图介绍 (10)4.2 CodeWarrior介绍 (11)4.2.1 CodeWarrior简介....................... 错误!未定义书签。

文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文（设计）题目基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计专业班级 09自动化1班学号学生昆鹏指导教师雷俊红设计所在单位文理学院2013 年 5 月文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩×40%＋评阅教师成绩×20%＋答辩成绩×40%；2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。

3、论文等级分优秀（≥90分）、良好（80~89分）、中等（70~79分）、及格（60~69分）、不及格（<60分）。

基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计摘要：全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛要求在规定的汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动模块以及编写相应控制程序，制作完成一个能够自主识别道路的模型汽车。

在本次控制软件设计中，为了实现车模直立行走，将车模直立行走主要的控制算法集中起来，形成控制算法总框图。

根据选用的传感器等硬件方面的条件，需要采集的信号有：陀螺仪信号；加速度计信号；电机转速脉冲信号；传感器CCD信号。

控制车模电机转动需要进行的控制环节有：车模直立控制，使用车模倾角的PD（比例微分）控制；车模速度控制，使用PI（比例积分）控制；车模方向控制，使用P（比例）控制。

通过控制软件的设计使车模达到了预期中直立行走的目的。

关键词：Freescale 智能车 CCD 陀螺仪加速度器The design of control software of photoelectricintelligent vehicle controller based on K60Abstract：The National College " Freescale " cup competition for intelligent vehicle demands that we should made complete an independent identification of road model cars in the platform of vehicle model on the regulations micro controller using Freescale Semiconductor microinstruction as the core control module, by increasing the road sensors, motor drive module and the preparation of the corresponding control procedures.In the control software design, in order to achieve the walking model, we.concentrate the main control algorithm for the car walk upright to,form the control algorithm block diagram. According to the sensor hardware conditions, we need acquire the signal that: the gyro signal; accelerometer signal; the motor speed sensor pulse signal; CCD signal. What we need the motor rotation control links to control the rotation of models are: by using the model angle erect, PD (proportional differential) control to realize the upright or model control;by using the PI (proportional integral) control to realize the car speed control; by using the P (proportional) control to realize the vehicle direction control. Through the design of control software of the model to achieve the desired purpose of walking upright.Key words：Freescale smart car CCD gyro accelerometer目录第1章绪论 (1)1.1 智能车发展历史 (1)1.2 智能车研究前景 (1)1.3 本课题主要研究问题 (1)第2章车模直立行走的原理 (3)2.1车模直立控制 (3)2.2 车模速度控制 (6)2.3 车模方向控制 (8)2.4 车模倾角测量 (9)第3章车模控制算法设计 (14)3.1控制算法 (14)3.1.1PID控制 (14)3.1.2 模糊控制 (15)3.2 总结 (16)3.2.1车模直立PD控制 (16)3.2.2 车模速度PI 控制 (17)3.2.3 车模方向P控制 (18)第4章软件系统设计及实现 (20)结束语 (24)致 (25)附录A:部分程序源代码 (27)附录B: Single-chip Microcomputer (40)第1章绪论1.1 智能车发展历史智能小车系统是迷你版的智能汽车，二者在信息提取，信息处理，控制策略及系统搭建上有很多相似之处，可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台，推动智能汽车的发展。

1 引言智能汽车是汽车电子、人工智能、模式识别、自动控制、计算机、机械多个学科领域的交叉综合的体现，具有重要的应用价值。

智能寻迹车是基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机开发实现的，该系统采用CCD 传感器识别道路中央黑色的引导线，利用传感器检测智能车的加速度和速度，在此基础上利用合理的算法控制智能车运动，从而实现快速稳定的寻迹行驶。

2 硬件系统设计该系统硬件设计主要由MC9S12DG128控制核心、电源管理模块、直流电机驱动模块、转向舵机控制模块、道路信息检测模块、速度检测模块和加速度检测模块等组成，其结构框图如图1所示。

3/2!ᓍ఼ᒜ໭ෝ్智能车的控制核心为MC9S12DG128。

MC9S12DG128基于MC9S12DG128单片机的智能寻迹车设计曾 军（四川大学 电气信息学院，四川 成都 610065）摘 要： 设计了一种基于飞思卡尔MC9S12DG128单片机控制的智能寻迹车系统。

该系统以MC9S12DG128为控制核心，采用CCD 图像传感器检测路面信息，利用加速度传感器检测加速度，红外传感器检测速度，采用PID 算法控制智能车直流驱动电机和模糊控制算法控制舵机转向，从而实现智能车快速稳定地寻黑线行驶。

关键定： MC9S12DG128，单片机，智能车，模糊控制中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1006-6977（2009）03-0054-03Design of an intelligent-searching track car based on MC9S12DG128 SCMZENG Jun(School of Electrical Engineering and Information, sichuan University, Chengdu 610065, China)Abstract:An intelligent-searching track car system based on MC9S12DG128 MCU is designed. The system uses MC9S12DG128 as its control core and uses CCD sensors to detect the route information, and its acceleration and speed is detected by sensors. The system adopts PID arithmetic to control the DC motor and adopts fuzzy control arithmetic to energize the steering motor. The intelligent car can track the black-guide line automatically and move forward following the line quickly and smoothly.Key words: MC9S12DG128, single-chip microcomputer, intelligent car, fuzzy control图 1系统硬件设计结构框图图 3直流电机驱动电路是飞思卡尔公司生产的一款16位单片机，片内总线时钟可达到25MHz ；片内资源包括8K RAM 、128K Flash 、2K EEP-ROM ；SCI ，SPI ，PWM 和串行接口模块；脉宽调制模块（PWM ）可设置成4路8位或2路16位，逻辑时钟选择频率脉宽；2个8路10位A/D 转换器，增强型捕捉定时器并支持背景调试模式等[1]。

基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车随着科技的不断发展，智能汽车已经成为人们关注的热点。

智能汽车的理念是将各种计算机技术、信息技术、通讯技术等应用于汽车制造中，从而提高汽车的运行效率、安全性和舒适性。

而基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车，则是一种应用飞思卡尔k芯片技术的智能汽车，其运行效率、安全性和舒适性都有极大的提升。

一、飞思卡尔k芯片的概述：飞思卡尔k芯片是飞思卡尔半导体公司推出的一款8位单片机芯片，该芯片结构简单、体积小、功能强大。

飞思卡尔k芯片具有低功耗、高速、高精度、易于编程和调试等特点，因此被广泛应用于智能汽车领域。

二、基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车的功能：1.自动驾驶：基于飞思卡尔k芯片的智能汽车配备了高精度的定位系统、激光雷达、高清摄像头和超声波传感器等多种传感器设备，它能够感受周围的环境信息，进行自主导航、避障、停车等操作，实现自动驾驶。

2.智能行车：基于飞思卡尔k芯片的智能汽车配备了智能巡航系统、自适应巡航系统、车道保持系统等智能驾驶辅助系统，它们可以对汽车的速度、方向、行驶路线等进行控制和优化，使得汽车在行驶过程中更加平稳和安全。

3.智能安全：基于飞思卡尔k芯片的智能汽车配备了多个传感器装置、高清摄像头和行人识别系统等多种安全措施，它们可以准确地感知周围环境信息，对可能出现的危险情况提前做出反应，从而保障汽车乘客的安全。

4.智能娱乐：基于飞思卡尔k芯片的智能汽车配备了多媒体中心、智能语音助手、虚拟现实系统、视频通话系统等多种智能娱乐设施，乘客可以在愉悦的氛围中轻松度过一段旅途。

三、基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车的优势：1.低功耗：基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车采用了高效低功耗的8位单片机芯片，使得整个系统运行更加节能，延长了电池寿命。

2.高精度：基于飞思卡尔k芯片控制下的智能汽车采用多种高精度传感器，可以实现高精度的导航、定位和行车控制，提高了汽车的行驶精度。

3.易于编程和调试：飞思卡尔k芯片具有标准的编程接口和调试工具，使得开发人员可以快速高效地进行开发、调试和测试工作。

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题目基于“飞思卡尔”单片学生姓名机的遥控车设计屈鹏专业班级学号电气工程及其自动化09-1班540901020134院（系）电气信息工程学院指导教师曹卫锋完成时间 2013年06月 01日郑州轻工业学院电气信息工程学院本科毕业设计任务书题目 基于“飞思卡尔”单片机的遥控车设计专业电气工程及其自动化 学号 540901020134姓名 屈 鹏主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：设计要求学生制作一个能够通过遥控指挥小车前进、倒退、左转和右转的四轮小车。

本设计要求学生自主构思控制方案进行系统设计，包括无线信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成遥控车的工程制作及调试。

基本要求：① 熟练掌握飞思卡尔单片机原理及编程②设计单片机最小系统电路③智能车动力电机驱动电路④设计转向舵机控制电路⑤完成整个智能小车系统调试主要参考资料：[1] 马忠梅等编. 单片机的C 语言应用程序设计[M].北航出版社，1998.[2] 马淑华等编.单片机原理与接口技术[M]. 北京邮电大学出版社.2005.[3] 飞思卡尔公司编. 飞思卡尔单片机数据手册，2012.完 成 期 限：2013年 1月 7 日2013.01 ～ 2013.06指导教师签名：专业负责人签名：基于“飞思卡尔”单片机的遥控车设计摘要传统遥控车是利用遥控器的摇杆来控制小车前进、后退、左转和右转，然而经常玩遥控车会导致儿童手指骨骼生长变形，大拇指上肌肉拉伤等各种问题，为解决上述问题，设计了一款新型的遥控车。

本设计的遥控器采用STC单片机为控制核心，采用三轴加速度计的重力感应信号作为遥控车的控制信息，NRF2401无线传输模块作为无线发射单元将控制信息发送给小车，遥控车采用“飞思卡尔”公司的MC9S12XS128单片机为控制核心，采用NRF2401无线传输模块接收遥控器的控制信息，采用三路PWM控制小车的直流电机驱动和舵机驱动，分别实现小车的前进、后退和转向。

中文题目：基于飞思卡尔单片机的智能车设计外文题目：FREESCALE MCU-BASED DESIGN OF INTELLIGENT VEHICLE毕业设计（论文）共71页（其中：外文文献及译文5页）图纸共1 张完成日期2013年6月答辩日期2013年6月摘要本设计主要讨论了基于Freescale公司的MC9S12XS128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理。

本文将从机械结构设计，硬件电路设计和软件算法设计等几个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。

根据第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛的技术要求，赛车以检测通以20KHZ、100mA的导线的电磁场为基础，通过单片机采集到的磁感应电压信号，实现对赛车的转向控制，进而识别赛道达到路径寻迹的目的。

本设计针对控制要求对智能车模型的机械结构进行设计和调整，同时对智能车运行中产生侧滑的原因进行分析，并对智能车的质量和重心位置进行优化调整。

在硬件方面，系统由控制核心(MCU)模块、电源管理模块、路径识别模块、电机驱动模块、舵机控制模块、速度检测模块以及LCD显示模块等组成。

在软件方面，主要编写了主程序、转速检测程序、电机和舵机驱动程序等相关程序。

本设计在原有智能车系统的基础上，对硬件电路进行了改进，提高了路径检测的前瞻性与抗干扰性。

结果表明，智能车在速度、稳定性和可靠性上都达到良好的状态。

关键词：智能车控制；电磁传感器；路径识别；软件设计AbstractThis design focuses MC9S12XS128 based on Freescale's chip production line inspection autonomous intelligent vehicle design and principles. This article from the mechanical design, hardware design and software algorithm design and other aspects of comprehensive introduction smart car production and debugging process.According to the eighth "Freescale" Cup National Undergraduate Smart Car Competition technical requirements, in order to detect the car pass by 20KHZ, 100mA wire EMF-based microcontroller collected through magnetic induction voltage signal, steering control of the car, thus identify the track reaches the path tracing purposes. The design requirements for the control of the smart car model design and the mechanical structure adjustment, while the smart car running analyze the causes of skidding, and the quality and smart car adjustments to optimize the center of gravity position. In terms of hardware, the system controlled by the core (MCU) modules, power management module, the path identification module, the motor drive module, servo control module, the speed detection module and LCD display modules and other components. On the software side, the main compiled main program, speed detection procedures, motors and servo drivers and other related procedures.The design of the original smart car system, based on the hardware circuit has been improved to improve the prospective path detection and interference. The results show that the smart car in terms of speed, stability and reliability have reached a good state.Key words: Intelligent car control; The electromagnetic sensor; Software Design; Path recognition目录0前言.......................................... 错误!未定义书签。

学号_ 1109111015毕业设计课程名称基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车学生姓名院部电气工程学院专业班级 11自动化指导教师2015年5月摘要智能汽车技术是一种在无人干预的情况下自动跟踪预定轨迹，最终实现自动驾驶的高新技术。

智能车辆系统的基本功能是，利用各类传感器感知环境信息，做出控制决策，使得车辆按照期望路线行驶或到达期望目标点。

智能汽车的设计涉及计算机科学、传感器检测、多元信息融合、信息通讯、人工智能与模式识别以及自动控制等多个领域的交叉技术。

从第五届的电磁组开始到第九届比赛，电磁小车已经在智能车的赛道上奔驰了5年，从第六届取消了前瞻长度的限制，电磁车速度开始有了质的飞跃，第七届改成直立状态行走后，虽然对速度有一定的影响，但也以其独特魅力和新的技术挑战让参赛者向往不已，第八届改回四轮行进方式并采用了A车模，小车的速度再次出现大幅提升，第九届电磁组小车依然从采用四轮行进，不过组委会为电磁组添加了直角道，增加了电磁组的难度。

本文中，我们小组通过对小车设计制作整体思路、电路、算法、调试、车辆四轮定位等的介绍，详尽地阐述了我们的创意和思路，具体表现为软件的升级改进，硬件电路的删减改进以及车辆机械参数的调配，特别是对算法的改进，我们花了不少的心血，从之前的对算法的似懂非懂，到后来对程序的大打删改，我们不知道出现过多少错误，也不知道遇到多少挫折，最终写出了一套属于我们自己适合我们自己小车的程序算法。

从参赛前的校内选拔到比赛的结束，我们程方如意对遇到了很多的困难和挫折，从刚开始的浮夸到后来的急躁再到最终我们心爱的小车成功的跑起来，我们查阅了很多的相关资料，涉猎控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，通过这次比赛，我们对我们的专业知识有了更深的认识，学到了我们从书上学习不到的知识，我们学会了团结，学会了注意细节，只有团结，抓住每一个细节，才能把事情做成功！在这次比赛中我们受到了许多人的帮助，其中最要感谢的是我们的指导老师臧大进老师，感谢您在整个比赛中对我们的指导和帮助，其次还有帮助我们的学长，以及各位同仁、网友，没有你们我们也走不到今天，再次也一一感谢！最后我要特别感谢我的两位队友，是他们把我带上了飞思卡尔智能汽车这条道路，并一路支持和帮助我一起解决各类问题，正是我们三个团结一致，精诚合作才有了我们最后的成功！谢谢你们。

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Supervisor Associate professor ZHU Hao, Senior engineer WANG Bin May, 2014
工程硕士学位论文
湖 南 大 学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。
√。 2、不保密□
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作者签名： 导师签名：
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I
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
摘
要
本文以飞思卡尔智能车竞赛为背景， 使用飞思卡尔公司提供的的 16 位单片机 MC9S12XS128 为核心控制器，以 CMOS 摄像头 OV7620 为核心传感器，并在 竞赛规定的统一车模平台上，构建完整的智能车系统及其调试系统。智能车通过 摄像头采集跑道图像信息送入单片机，在单片机中对输入的原始图像信息进行处 理，提取出赛道的特征信息，据此使用 PID 算法对转向和速度进行闭环控制。调 试系统 Bootloader 可以方便地对智能车程序进行代码更新。 本文智能车系统设计包括车体机械结构改装、智能车硬件和软件系统设计、 调试系统设计，具体研究内容如下： （ 1 ）车体机械结构设计主要包括前轮的调节、 PCB 板的形状和布局、 车 身底盘的改装、图像传感器、舵机以及编码器的安装等； （ 2） 硬件电路设计部分主要包括： 1 ） 以低压差稳压芯片为核心的稳压电路， 可为系统的各个模块提供了稳定、可靠的工作电源，为智能车的稳定工作提供强 有力的保证； 2 ）采用数字摄像头 OV7620 采集赛道信息，通过跟踪中线算法获 得黑线位置的数据； 3 ）速度采集采用欧姆龙编码器作为测速传感器，用以完成 对速度的实时监测和反馈控制； 4 ）用大功率半桥驱动芯片 BTN7971 搭建的 H 桥电机驱动电路，驱动电机稳定快速的运行； 5 ）其它调试模块接口电路； （ 3 ）软件系统设计完成了包括图像采集及滤波算法设计、 搜索黑线算法设计 以及舵机和电机的 PID 算法设计； （ 4 ）调试系统设计使用 Visual C# 开发上位机软件，通过串口将 Code Warrior 编译生成的 S19 文件传输给下位机，下位机 Bootloader 在接收文件流的同时，解 析 S19 文件内容，并将机器码写入 Flash ，从而完成单片机的串口引导加载程序。 关键词：智能车；摄像头识别； PID ； Bootloader

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题目：基于“飞思卡尔”单片机的智能车（硬件部分设计）系（部）应用电子与通信技术系专业电子信息工程学生刘晓磊学号1089212211班号0892122指导教师赵建新开题报告日期2011-10-17哈工大华德学院说明一、开题报告应包括下列主要内容：1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2．进度计划是否切实可行；3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。

4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5．主要参考文献。

二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。

三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。

指导教师评语：指导教师签字：检查日期：一、课题背景车与我们的社会生活息息相关，然而当今车的智能化发展还不是很发达，特别是在安全性，智能化，车与路之间交互信息等方面。

当今的车辆技术与未来的智能车辆技术还存在着巨大的差距。

今天的汽车工程师面临着巨大的挑战，需要在新旧技术之间建立一座桥梁，通过应用先进的电子技术，信息技术，电子通信技术推动车辆技术的革新与进步。

本课题小组在履带车模的基础上，使用飞思卡尔公司的MC9S12XS128 单片机作为控制核心，自行设计并制作了相关电路以和检测到道路周围的黑线信号处理以及对舵机、电机的控制。

最终实现车模在赛道上通过自身控制以最短时间独立完成行驶和自动超车的功能。

二、目的意义智能小车的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。

智能小车的发展体现了一个国家技术水平的高低，现代智能小车从其诞生到现在，已经发展到了第三代。

第一代智能小车是示教再现型智能小车。

它们装有记忆存储器，由人将作业的各种操作要求示范给智能小车，使之记住操作的程序和要领。

当它接到再现命令时，则自主地再现示教的动作。

第二代智能小车是装有简单计算机和简单传感器的离线编程的工业智能小车。

摘要飞思卡尔智能车大赛是面向全国大学生举办的应用型比赛，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。

大赛主要是要求小车自主循迹并在最短时间内走完整个赛道。

针对小车所安装传感器的不同，大赛分为光电组、电磁组和摄像头组。

本文介绍了本院自动化系第一届大学生智能汽车竟赛的智能车系统。

包括总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统的调试与分析。

机械结构设计部分主要介绍了对车模的改进，以及舵机随动系统的机械结构。

硬件电路设计部分主要介绍了智能车系统的硬件电路设计，包括原理图和PCB设计智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。

该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，使用激光传感器检测道路信息使小车实现自主循迹的功能关键字：飞思卡尔智能车STM32F103C8T6 激光传感器第一章概述1.1专业课程设计题目基于嵌入式STM32的飞思卡尔智能车设计1.2专业课程设计的目的与内容1.2.1目的让学生运用所学的计算机、传感器、电子电路、自动控制等知识，在老师的指导下，结合飞思卡尔智能车的设计独立地开展自动化专业的综合设计与实验，锻炼学生对实际问题的分析和解决能力，提高工程意识，为以后的毕业设计和今后从事相关工作打下一定的基础。

1.2.2内容本次智能车大赛分为光电组和创新做，我们选择光电组小车完成循迹功能。

该智能车车模采用学校统一提供的飞思卡尔车模，系统以STM32F103C8T6作为整个系统信息处理和控制命令的核心，我们对系统进行了创造性的优化：其一，硬件上采用激光传感器的方案，软件上采用keil开发环境进行调试、算法、弯道预判。

其二，传感器可以随动跟线，提高了检测范围。

其三，独立设计了控制电路板，充分利用STM32单片机现有模块进行编程，同时拨码开关、状态指示灯等方便了算法调试。

1.3方案的研讨与制定1.3.1传感器选择方案方案一：选用红外管作为赛道信息采集传感器。

摘要本次设计的单片机控制的智能小车，采用AT89C51单片机为小车的控制核心。

运用L298芯片实现对小车前进、后退、左行、右行、以及全速和减速的控制，同时单片时机自动根据超声波传感器检测到的情况播放相对应的音乐并点亮相对应颜色的LED灯，实现了自动避障和声光报警两大功能。

此外本次设计还运用液晶显示器LCD1602对小车行驶里程和实时日期、时间进行显示。

在液晶显示器的第一行显示根据霍尔元件A44E获得的脉冲数而计算出的小车行驶的里程数；在液晶显示器的第二行显示从时钟芯片DS1302读取的实时日期和时间，实现了液晶显示功能。

由以上各局部共同实现了设计要求的自动避障、液晶显示、声光报警三大功能。

关键词：AT89C51；L298 ；DS1302；液晶显示AbstractThe AT89C51 microcontmller is taken as the control core for the design of an intelligent car in the paper，with the using of L298 chip ,it can control the automatic advance,backward turn left,turn right and with the speed full or slow,also it according to t he case of ultrasonic sensors detected play the corresponding music and light the color-coded leds.Besides,this design uses LCD1602 for car trip mileage and real-time date and time display.The first row of the LCD display the mileage which based on the number of pulses that the Hall element A44E got.The second row of LCD display the date and time which read from the clock chipDS1302.By above all the design request partially realized automatic obstacle avoidance,liquid crystal display, sound-light alarm three major functions.Keyword：AT89C51;L298;DS1302; liquid crystal display目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 选题意义 (1)2 整体方案设计 (3)2.1 整体方案的设计思路 (3)2.2 整体设计的构成图 (3)3 硬件的选择 (5)3.1 电源模块的选择 (5)3.2 电机控制模块中硬件的选择 (5)3.2.1 电机的选择 (5)3.2.2 电机控制模块的选择 (6)3.3 时间与里程显示模块中的硬件的选择 (8)3.3.1 显示器的选择 (8)3.3.2 时钟芯片的选择 (11)3.3.3 里程检测元件的选择 (15)3.4 声光报警模块中的硬件的选择 (16)3.5 障碍检测模块中硬件的选择 (18)3.6 单片机的选择与简介 (18)4 设计所用软件以及模块程序设计 (21)4.1 所用软件的简介 (21)4.1.1 Keil的简介 (21)4.1.2 Protues的简介 (22)4.2 主程序设计 (23)4.3 电机控制程序设计 (24)4.4 声光报警程序设计 (25)4.5 显示程序设计 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A 文献及翻译 (33)附录B 程序清单 (48)附录C 元件清单 (64)附录D 电路图 (65)1 绪论1.1 研究背景当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速开展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能〞这个词也已经成为了热门词汇。

基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计摘要本智能车系统设计以 MC9S12DG128B 微控制器为核心，通过一个CMOS 摄像头检测模型车的运动位置和运动方向，使用LM1881视频分离芯片对图像进行处理，用光电传感器检测模型车的速度并使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。

为了提高智能车的行驶速度和可靠性，采用了自制的电路板，在性能和重量上有了更大的优势，对比了各种方案的优缺点。

实验结果表明，系统设计方案可行关键词：MC9S12DG128，CMOS 摄像头，PIDThe Research of Small and Medium-sized Electric Machines in Fuan CityAuthor：Yao fangTutor：Ma shuhuaAbstractFujian Fuan City industry of electric motor and electrical equipment is the one of the most representative phenomenon of industry cluster in Fujian Province mechanical industry. Its output value of small and medium-sized electric machines accounts for 20% of the whole province’s electrical equipment indu stry. The output amount of small and medium-sized electric machines from this region takes up 1/3 of that of the whole nation. Fuan electric motor and electrical equipment industry plays a significant role in the development of local national economy, being considered to be the main growth point of local economy and called "the Chinese electric motor and electrical equipment city ".This paper launched a research on small and medium- sized electric machines in Fuan city from two angles. The first one inferred the situation of Fuan electric machine industrial cluster as well as the analysis of the temporary existed problems, and then propose a few of suggestions on the part of local government. The second part focus on the improvement of the competitiveness of Fuan electric machine enterprises, through the application of Michael Porter's Five Forces Model into the local industry of electric machine, consequently carried out some strategies local enterprises should take.Key Words: small and medium-sized electric machines, Five Forces Model, industrial cluster目录1 绪论 (1)1.1智能车竞赛背景介绍 (1)1.2智能车系统设计思路及方案分析 (2)1.3系统整体设计结构图 (3)2 机械结构的调整与设计 (4)2.1机械安装结构调整 (4)2.2舵机安装方式的调整 (4)2.3摄像头的安装 (5)2.4测速码盘的安装 (5)2.5前轮倾角的调整 (6)2.6地盘高度的调整 (7)2.7齿轮传动机构及后轮差速的调整 (7)3 硬件电路的设计与实现 (8)3.1硬件电路设计方案 (8)3.2硬件电路的实现 (8)3.2.1 以S12为核心的单片机最小系统 (8)3.2.2 主板 (13)3.2.3 电机驱动电路 (18)3.2.4 摄像头 (23)3.2.5 速度传感器 (24)3.2.6 加速度传感器 (24)3.2.7 去抖动电路 (25)4 软件系统设计与实现 (28)4.1软件系统结构方案选择 (28)4.2软件主流程 (28)4.3端口分配 (29)4.4底层驱动程序设计 (30)4.4.1 时钟模块 (30)4.4.2 PWM模块 (31)4.4.3 外部中断模块 (31)4.4.4 ECT模块 (32)4.4.5 AD模块 (32)4.4.6 串口模块 (33)4.4.7 普通IO模块 (33)4.4.8 实时中断 (34)4.5图像信息处理及道路识别程序设计 (34)4.5.1 赛道提取算法 (35)4.5.2 有一定抗干扰和抗反光能力的黑线提取算法 (37)4.5.3 道路识别算法 (39)4.6起跑线识别程序设计 (40)4.7车体控制程序设计 (41)4.7.1 舵机控制算法 (42)4.7.2 速度控制算法 (43)结论 (44)致谢 (45)参考资料 (46)附录 (47)附录A (47)1 绪论1.1 智能车竞赛背景介绍全国大学生飞思卡尔杯智能车竞赛是教育部主办的面向全国大学生的五大赛事之一（另外四个：数学建模、电子设计、机械设计、结构设计）。

基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计摘要：本文介绍了一种基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案，并详细阐述了其调试系统的设计和实现过程。

通过对传感器、驱动器和控制算法的整合与优化，实现了智能车对环境的感知、路径规划和自主导航功能。

调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面，通过实验验证了系统的可行性和稳定性。

实验结果表明，该智能车具备了较高的精确性和响应速度，能够在复杂的环境中实现准确导航。

关键词：飞思卡尔单片机；智能车；调试系统；感知；路径规划；自主导航1.引言智能车作为人工智能领域的一个重要应用方向，在交通运输、环境监测等许多领域有着广泛的应用价值。

随着单片机技术的不断发展和普及，基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案逐渐成为研究的热点。

本文旨在利用飞思卡尔单片机开发一种具备感知、控制和规划等功能的智能车，并设计相应的调试系统来验证其工作状态和性能。

2.智能车硬件设计智能车的核心是以飞思卡尔单片机为主控制器的控制系统。

该系统由多个模块组成：传感器模块、驱动器模块、通信模块和电源管理模块。

传感器模块用于感知环境，包括超声波传感器、红外传感器等。

驱动器模块用于控制车轮的转动，实现车辆的前进、后退和转向功能。

通信模块用于与外部设备进行数据交互，电源管理模块用于管理车辆的电力供应和充放电管理。

3.智能车软件设计智能车的软件系统主要包括感知模块、控制模块和规划模块。

感知模块利用传感器获取环境信息，并将其转化为数字信号。

控制模块根据感知模块的数据进行判断和决策，控制车辆的运动。

规划模块根据车辆当前位置和目标位置，采用路径规划算法计算最优路径，并通过控制模块实现车辆的导航功能。

4.智能车调试系统设计智能车的调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面。

软件调试主要涉及程序的编写、调试和验证，通过仿真、调试和测试等手段，确保软件系统的正确性和稳定性。

硬件调试主要涉及电路连接、传感器的调试和驱动器的测试，通过检查电路连通性、校准感知模块和测试驱动器的工作状况来验证硬件系统的可靠性和性能。

设计自动控制器是制作智能车的核心环节。

自动控制器是以单片机为核心，配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。

第一章前言1.1“飞思卡尔〞杯全国大学生智能汽车比赛背景介绍“飞思卡尔〞杯全国大学生智能车邀请赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单片机为核心的大学生课外科技竞赛。

使用大赛组委会统一提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池，采用飞思卡尔16 位微控制器MC9S12DB128B作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加场地比赛。

比赛成绩主要由赛车在现场成功行驶完赛道的时间为主。

全国大学生智能汽车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车，它由大赛组委会统一提供。

参赛队伍通过设计单片机的自动控制器控制模型车在封闭的跑道上自主循线运行。

在保证模型车运行稳定，即不冲出跑道的前提下，跑完两圈的时间越小成绩越好。

设计自动控制器是制作智能车的核心环节。

自动控制器是以单片机为核心，配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。

比赛跑道外表为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25cm。

比赛规那么限定可赛道宽度和拐弯最小半径等参数，赛道具体形状在比赛当天现场公布。

控制器自主识别引导线并控制模型车沿着赛道运行。

在严格遵守规那么中对于电路限制条件，保证智能车可靠运行前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减轻系统负载，提高智能车的灵活性，同时坚持充分发挥创新原那么，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定性为首要前提，实现智能车快速运行。

比赛要求控制器必须采用MC9S12DB128B作为系统唯一控制处理器。

系统开发工具及在线调试工具可以自选〔可选择使用CodeWarrior 3.1 作为开发软件，选择清华大学制作的BDM 调试工具进行在线调试〕。

基于飞思卡尔单片机智能车的设计
韩建文
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(000)001
【摘要】现代的汽车行业开始朝着智能化汽车方向发展，很多的先进技术被应用到智能汽车之中，例如传感器技术、通信技术、计算机技术等。

智能车的应用方向不同，决定了智能车的运行时间、安全性、速度方面也不同，这就增加了智能车的设计难度。

本文设计了一种把飞思卡尔单片机当成车体控制核心的智能车，它由路面检测模块、电源模块、驱动模块、显示模块等构成。

它同时借助于车体的前后摄像头和红外反射传感器来检测路面的引导线，保持车体能够沿着预定的轨迹行驶，成功地表现出智能车的精密机械设计、高效软件设计、巧妙电路设计。

【总页数】2页(P59-60)
【作者】韩建文
【作者单位】琼州学院 572022
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于飞思卡尔32位Kinetis-K60单片机的直立行驶智能车设计 [J], 杨正才;吕科;朱乐
2.基于飞思卡尔单片机智能车的双线路径识别设计与实现 [J], 张双喜;王金洋;丁磊;王秀梅
3.基于飞思卡尔单片机MC9S12XS128的智能车设计 [J], 李晨;宓超
4.基于飞思卡尔单片机的智能车设计 [J], 程锦星;赵春锋;陈扬;方国好;叶超
5.基于飞思卡尔S12单片机的智能车系统设计与实现 [J], 刘允峰;韩建群
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