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第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛背景介绍全国大学生智能汽车竞赛于2005年11月正式启动,去年的第一届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛共有来自全国59所大学的112支队伍参加。
今年,第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛将规模扩大到全国超过100所院校,参赛队将近240支,并在全国分成五个赛区进行预赛,各区按照参赛队数量根据一定比例选拔出共76支队参加8月底在上海交通大学进行的全国总决赛。
比赛将决出特等奖、一等奖和二等奖等奖项若干名。
该项竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养而设立的。
旨在进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识;培养硕士生从事科学和技术研究能力,知识和技术创新能力。
全国大学生智能汽车竞赛与已在全国举办的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等专业竞赛不同,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。
教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛;高等学校自动专业教学指导分委员会决定飞思卡尔半导体公司为协办单位,赛事冠名为“飞思卡尔杯”。
第二届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛分赛区和决赛的承办院校从自愿报名的院校中竞争选拔产生。
竞赛组委会成员“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛组织委员会由高等学校自动化专业教学指导分委员会主任委员吴澄院士任主任委员,教育部高等教育司张尧学司长、飞思卡尔高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme先生、飞思卡尔高级副总裁兼亚太区主席姚天丛先生、清华大学副校长汪劲松教授、高等学校自动化专业教学指导分委员会副主任委员申功璋教授任副主任委员。
参赛队组成按照“立足培养,重在参与”的方针,本届比赛获得国内具有控制科学与工程学科博士授予权高校等有关高校共100余所的积极参与,每所学校不超过两队,共240多支队伍参加比赛。
第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞赛比赛事宜说明本文将只对于光电组、电磁组和摄像头组的竞速比赛进行说明。
有关创意竞赛的说明请参见《第七届全国大学生智能汽车创意竞赛说明》一、比赛平台与比赛内容1.竞赛采用秘书处统一指定的车模套件，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。
同一学校的同一组别中不同队伍之间需要采用飞思卡尔不同系列的微控制器。
飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列；32位MPC56xx 系列；8位微控制器系列（可使用2片）；16位DSC系列；16位微控制器9S12XS 系列；16位微控制器9S12G系列。
秘书处可以提供K10、9S12XS128、MPC5604B 开发板、在线调试工具和培训教材，免费发放Code Warrior开发软件。
2.参赛队伍在车模平台基础上，制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶。
3.按照车模识别路线方案比赛分成电磁组、光电组和摄像头组。
通过感应由道路中心电线产生的交变磁场进行路径检测的车模属于电磁组；通过采集道路图像（一维、二维）或者连续扫描赛道反射点的方式进行路径检测的车模属于摄像头组；通过采集道路少数离散点反射亮度进行路径检测的车模属于光电组。
每一参赛队只能参加一个组别比赛。
4.竞赛根据赛车在赛道上运行单圈最短时间进行评奖。
5.比赛将首先按照地域划分为五个分赛区和三个省赛区。
参加分赛区的学校，不允许跨赛区报名。
每个学校最多可以报六支队伍参加分赛区比赛，报名三支（含）以上队伍的学校必须包含有电磁、光电和摄像头三个组别的参赛队伍，如果只报名两支队伍，则他们必须分属于不同的赛题组。
三个省赛区分别是安徽省赛区、山东省赛区和浙江省赛区。
省赛区组委会可以根据本省参赛学校情况，制定相应的报名规则。
从省赛区选拔参加全国总决赛队伍的规则必须和五个分赛区的报名规则保持一致。
智能车竞赛技术讲座一、课程说明课程编号：090107X10课程名称：智能车竞赛技术讲座/ Intelligent car contest technical seminars课程类别：学科基础课学时/学分：16/1先修课程：高等数学，大学物理适用专业：自动化、测控技术与仪器、智能科学与技术、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术、信息安全、物联网工程、软件工程、电子信息科学与技术、能源与动力工程、机械设计制造及其自动化、微电子科学与工程、车辆工程、交通设备与控制工程、材料科学与工程等相关专业教材、教学参考书：1.卓晴,黄开胜著.学做智能车-挑战“飞思卡尔”杯. 北京：北京航空航天大学出版社,2012年2.闫琪,王江,熊小龙,朱德亚等. 智能车设计-“飞思卡尔杯从入门到精通”.北京:北京航空航天大学出版社,2014年3.隋金雪,杨莉,张岩.“"飞思卡尔”杯智能汽车设计与实例教程. 北京:电子工业出版社,2014年二、课程设置的目的意义该课程旨在帮助参加“全国大学生智能车竞赛”的学生和广大业余车模爱好者自主研究和制作能自动识别道路并稳定高速行驶的移动智能机器人。
通过本课程学习让学生了解车模的机械调整、控制系统硬件电路设计、软件仿真、控制策略以及单片机开发等多方面的基本知识，为学生自主开发快速、稳定的智能车奠定基础。
三、课程的基本要求知识：通过本课程的学习，使学生了解教育部举办的全国大学生智能车竞赛的历史、意义和发展趋势，掌握智能车的工作原理、基本结构和运行知识，获得较好的智能车系统分析、设计及开发方面的工程实践知识，具有初步的工程管理、节约资源、环境保护、社会法律等基本知识。
能力：通过本课程学习，要求学生对智能车的发展概况、基本原理、前沿知识和应用领域有初步了解；对智能车竞赛的光电、摄像头、电磁等导航方案的智能车主要理论与技术有一定掌握，启发学生对后续新组别的智能车研究、开发能力；针对智能车循迹、避障等具体问题提出有效的解决方案，提高研究开发出稳定、高速智能车系统的能力，培养学生创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力。
第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛电磁组直立行车参考设计方案（版本2.0）目 录目录 (2)图表索引 (3)一、前言 (7)二、原理篇 (9)2.1直立行走任务分解 (9)2.2车模直立控制 (11)2.3 车模角度和角速度测量 (19)2.3车模速度控制 (26)2.4车模方向控制 (33)2.6车模直立行走控制算法总图 (36)三、电路设计篇 (37)3.1整体电路框图 (37)3.2 DSC介绍与单片机最小系统 (39)3.3倾角传感器电路 (42)3.4电机驱动电路 (44)3.5速度传感器电路 (45)3.6电磁线检测电路 (46)3.7 角度计算电路 (50)3.8 车模控制电路全图 (55)四、机械设计篇 (57)4.1车模简化改装 (57)4.2传感器安装 (59)4.3注意事项 (63)五、软件开发篇 (64)5.1软件功能与框架 (65)5.2 DSC的硬件资源配置 (68)5.3主要算法及其实现 (69)六、车模调试篇 (82)6.1 调试参数 (82)6.2调试条件 (85)6.3 桌面静态参数调试 (91)6.4 现场动态参数调试 (101)6.5 方案改进与车模整体水平提高 (101)七、结束语 (102)附录： (103)图表索引第一章图1- 1 电磁组车模直立运行模式 (7)图1- 2参考设计方案内容 (8)图1- 3 车模制作路线图 (9)第二章图2- 1 车模控制任务分解 (10)图2- 2 车模倾角会引起车速速度变化 (10)图2- 3 三层控制之间相互配合 (11)图2- 4 保持木棒直立的反馈控制 (12)图2- 5 通过车轮运动保持车模直立 (12)图2- 6 车模简化成倒立的单摆 (13)图2- 7 普通单摆受力分析 (13)图2- 8 不同阻尼力下的单摆运动 (14)图2- 9 在车轮上的参照系中车模受力分析 (14)图2- 10 车模控制两个系数作用 (16)图2- 11 车模运动方程 (16)图2- 12 加入比例微分反馈后的系统框图 (17)图2- 13 电机在不同电压下的速度变化曲线 (18)图2- 14 加速度传感器原理 (19)图2- 15 MMA7260三轴加速度传感器 (20)图2- 16 车模运动引起加速度信号波动 (21)图2- 17 实际测量MMA7260Z轴信号 (21)图2- 18 车模运动引起加速度Z轴信号变化 (22)图2- 19角速度传感器及参考放大电路 (22)图2- 20 角速度积分得到角度 (23)图2- 21 角速度积分漂移现象 (23)图2- 22 通过重力加速度来矫正陀螺仪的角度漂移 (24)图2- 23 双加速度传感器获得车模角加速度 (25)图2- 24 角度控制框图 (25)图2- 25 电机速度检测 (26)图2- 26 车模倾角给定 (27)图2- 27 车模倾角控制速度中的正反馈 (28)图2- 28 车模倾角控制分析 (29)图2- 29 车模运动速度控制简化模型 (29)图2- 30 增加微分控制后的系统 (30)图2- 31 改进的微分控制 (30)图2- 32 车模角度和速度控制框图 (31)图2- 33 速度角度控制方案的改进 (32)图2- 34 改进后的速度和角度控制方案 (32)图2- 35 检测道路中心电磁线方式 (33)图2- 36 通过电机驱动电压的差动控制控制车模方向 (34)图2- 37 检测车模转动速度的陀螺仪 (34)图2- 38 电感线圈的偏角影响感应电动势 (35)图2- 39 车模方向控制算法 (35)图2- 40 车模运动控制总框图 (36)第三章图3- 1 直立车模控制电路整体框图 (39)图3- 2 56F8013内部资源示意图 (40)图3- 3 F8013最小系统电路 (41)图3- 4 F8013最小系统电路实物 (42)图3- 5 陀螺仪、加速度传感器电路 (43)图3- 6 车模倾角传感器电路实物图 (43)图3- 7 双电机驱动电路 (44)图3- 8单极性PWM、双极性PWM (45)图3- 9 两片33886组成的电机驱动电路 (45)图3- 10 速度传感器电路 (46)图3- 11 基于三极管的电磁信号放大检波电路 (47)图3- 12 基于三极管的电磁放大检波电路实物图 (48)图3- 13 使用R-R运放进行电磁信号放大检波 (49)图3- 14 LMV358放大检波输出波形 (49)图3- 15 基于LMV358放大检波电路实物图 (50)图3- 16 双加速度测量角速度电路 (51)图3- 17 双加速度计测量角度波形图 (51)图3- 18 简化角速度电路 (52)图3- 19 实测车模角速度信号波形 (52)图3- 20 角度信号处理电路 (53)图3- 21 不同角速度比例情况下输出波形 (53)图3- 22 角度计算环节的传递函数 (54)图3- 23 一个运算放大器实现角度计算 (54)图3- 24 不同P1阻值对应的输出波形 (55)图3- 25 简化的角度和角速度处理电路 (55)图3- 26 车模控制电路全图 (56)第四章图4- 1 完整的C型车模底盘 (57)图4- 2 简化后的C型车模底盘 (57)图4- 3 使用热熔胶固定电机支架与车模底盘 (58)图4- 4 去掉后轮之后的车模底盘 (58)图4- 5 电机引线转接板 (59)图4- 6 使用复合胶水固定光电编码盘 (59)图4- 7 固定好的光电码盘和光电检测管 (60)图4- 8 电磁传感器支架 (61)图4- 9 车模组装全图 (64)第五章图5- 1 主程序框架 (65)图5- 2 中断服务程序 (66)图5- 3 任务中断时间波形 (67)图5- 4 算法框图中与控制相关的软件函数 (70)图5- 5 控制函数调用与参数传递关系 (71)图5- 6 程序中变量命名规范 (72)图5- 7 电机死区补偿 (78)第六章图6- 1 调试车模参数复杂而关键 (82)图6- 2 需要调整的参数和相关的单位 (84)图6- 3 车模运动坐标定义 (85)图6- 4 电源检查 (86)图6- 5 单片机串口通信 (86)图6- 6 PWM信号输出 (87)图6- 7 采集电机光电码盘信号 (87)图6- 8 陀螺仪、加速度传感器AD采集信号 (88)图6- 9 车模静态参数调整桌面 (88)图6- 10车模动态参数调试场地 (89)图6- 11 监控软件界面 (89)图6- 12 无线遥控开关 (90)图6- 13 无线通信模块进行参数监控 (90)图6- 14 F8013内部FLASH应用划分 (91)图6- 15 需要整定的传感器参数 (91)图6- 16 车模保持垂直静止 (92)图6- 17 测量加速度传感器的极值 (92)图6- 18测量陀螺传感器比例因子，角度补偿回路断开 (93)图6- 19 几种不同陀螺仪比例因子角度输出 (94)图6- 20 车模控制参数 (95)图6- 21 角度参数调整过程 (96)图6- 22 速度参数调整过程 (97)图6- 23 方向参数调整过程 (98)图6- 24 角度补偿时间常数调整 (99)图6- 25 Z轴附加信号分析 (100)图6- 26 死区常数调整 (100)附录图7- 1 参考设计方案视频截图 (103)图7- 2 参数整定与调试指南 (104)图7- 3 软件控制算法全图 (106)图7- 4 参考方案电路全图 (107)第一章、前言为了提高全国大学生智能汽车竞赛创新性和趣味性，激发高校学生参与比赛的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力和接受挑战能力，智能汽车竞赛组委会将电磁组比赛规定为车模直立行走，如图1- 1所示。
首届智能网联车辆电子电气信息(EEI)架构技术大赛专业知识竞赛试题一.单选题1.智能网联电子电气信息架构设计与试验在智能网联汽车研究开发中,占有非常重要的地位，架构的好坏直接决定了下一代智能网联汽车的基础性能、功能及安全性的优劣。
下面关于汽车电子电气信息架构设计的说法不正确的是(\A.电子电气信息架构设计有助于避免控制器间的功能重复或分配不合理8.电子电气信息架构设计可以避免整车线束成本增加、缩短样车开发周期C.电子电气信息架构开发阶段的分层设计复杂了设计流程、增加了开发工作量D.汽车电子电气信息架构当前国际通用的开发模式普遍为V模式开发流程2.随着智能网联汽车技术的发展，越来越多的应用程序需要网络提供极低的端到端时延，自动驾驶相关应用则更需要网络提供低至几毫秒的传输时延和高可靠传输服务。
传统以太网采用基于竞争的信道接入方式无法满足实时性要求，时间敏感网络(Time-SenSitiVeNetWorking,TSN)技术提供基于时间同步的周期性流量整形及调度、数据无缝冗余传输、路径预留和网络配置等，从而能够满足时间敏感型应用的要求。
下面关于TSN叙述错误的是(\A.TSN是正EE802.1Q定义的标准技术，用于在以太网上提供可靠的消息传递，它适用于工业互联网中的实时通信，并具有时间同步机制B.TSN具有三大关键技术，即流量调度、时间同步以及网络配置C.TSN位于OSI七层参考模型的第三层网络层,主要用于健调度、时间同步和配置系统D.以太网帧的有效荷载可以是任何东西,并不限于网际协议，故TSN可以在任何环境中使用,并且可以承载任何工业应用的有效负载3.AUT0SAR软件架构的核心目的是（1A.提高汽车软件的安全性和可靠性8.提高汽车软件的性能速度c.减少;气车软件的成本和开发时间D.提高汽车软件的用户体验4.在AutoSAR软件架构中，（）不是开放系统的特点。
A.可扩展性B.可重用性C.可维护性D.封闭性5.汽车CAN总线网络中，为了保证网络节点之间的信号传输，需要在同一个网段的两个终端节点处并联（）欧姆的终端电阻。
简易智能电动车------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------摘要：本系统是采用普通玩具小车和红外传感器、光敏元件、金属探测器、光电开关以及霍尔元件结合，通过16位MCU——SPCE061A来调控的智能小车。
在小车行进的过程中，用SPCE061A带有的PWM功能，配合霍尔元件测速度，做到2个驱动电机的自动调速；用2个红外传感器感测地面行走轨迹；用4个光电开关的相应动作，规避正面、左右侧前方以及后面的障碍，并且控制定点倒车；利用双电机驱动的优势控制小车原地转动，用光敏元件追踪定点光源；当金属探测器感测到金属物品以后会报警示意。
本系统采用16位单片机SPCE061A做CPU，运算速度快，结构简单，电机控制快速准确，行走稳定，并带有语音播放的特色功能。
关键词：智能小车SPCE061A------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、方案比较及论证：2.1系统构建1)采用凌阳公司16位单片机SPCE061A做核心控制；2)3个I/O口控制双刀双掷继电器从而控制电机的正向和反向转动；3)2个黑白线传感器，用来控制小车寻线行走；4)3个光电传感器控制小车寻找光源，进入车库；5)1个金属传感器用来检测金属铁片；6)4位LED动态显示检测到的金属铁片，并在到达终点以后显示总的路程和时间；7)4个障碍传感器，用来躲避障碍区的障碍物；8)1个霍尔元件用来记录小车的行进距离和时间；9)小车采用双电机，4轮驱动；电源为12节5号电池，分别为CPU，传感器和电机提供电源；小车的选择是关键，如下图：2.2 小车驱动用SPCE061A 的PWM 功能，配合3个双刀双掷的继电器，控制2个电机的转动方向以及转动速度2.3 传感器1、 寻线传感器：2个，并在一条直线上，安装在小车的头部底盘上，中间间隔3cm ，距离地面1cm 。
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。
基于智能车竞赛的计算机专业学生综合实践能力培养佚名【摘要】为了适应新时期对计算机专业学生综合实践能力的需求,针对\"恩智浦杯\"智能车竞赛对跨学科、多课程、多知识点的综合性要求,提出了以智能车竞赛为载体的学生综合实践能力培养路径.智能车设计涉及以计算机为主,包括机械、电气、电子、仪表及控制等在内的诸多学科;包含电子技术、传感器技术、嵌入式系统等系列课程;覆盖模型建立、路径识别、PID控制等众多知识领域.实践表明,学生参加智能车竞赛,在获得优秀成绩的同时,提高了工程实践能力和工程应用能力,增强了工程创新意识和团结协作精神.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2018(016)006【总页数】3页(P117-119)【关键词】综合实践能力;智能车竞赛;工程【正文语种】中文【中图分类】G642.0“恩智浦杯”智能汽车竞赛是教育部自动化专业教指委主办，“恩智浦”公司协办的全国性大学生高规格赛事，采用校内赛、赛区赛直到全国总决赛的形式。
智能车竞赛从车模搭建、电路板设计制作到路径算法及程序调试，整个过程准备时间长，涉及以计算机专业为主的多个学科，综合性强，可以锻炼学生的创新力、意志力及养成良好的任务分工协作能力。
从2006年首届竞赛到2017年第十二届竞赛，平均每年参赛学校达600余所、参赛学生达万人以上。
1 新时期对计算机专业学生综合实践能力要求目前计算机专业学生综合实践能力培养存在的问题[1]主要有以下4点：1)学生欺“软”怕“硬”，遇到软硬件一体的工程设计则无从下手；2)教师在教学内容上偏理论化，特别是与具体工程项目相关的实践环节上；3)课程知识体系相对独立，缺乏系统性规划；4)学生存在综合素质与知识结构方面的缺陷，解决复杂工程问题能力差[2]。
针对现状，全国各个高校也在不断地进行各种教学探索与改革，教育部也在国家级层面提出了新时期新工科建设的要求[3]；同时教育部也启动了“系统能力培养——专业课程体系改革及课程建设”项目，旨在提高学生解决复杂工程问题的能力、多专业知识交叉融合的能力、团队合作能力及最核心的学生学习的能力[4-5]。
