飞思卡尔智能车入门指南
概述
智能车巡线是一个半实时随动系统。系统不断传感前方赛道的信息，根据赛道偏转情况计算前轮转向角度，再配合后轮的动力，达到巡线的目的。如下图：
该系统主要涉及知识领域有：单片机、传感器、电机、舵机、电路等，附带着涉及到一些调试手段知识。以下就从这几方面简要介绍。
速度控制
给电机加一个恒定的电压，电机最终会以某个恒定速度转动。适当增加电压，电机速度会加快，最终稳定在一个更快的速度。故调节电机所加电压即可调节电机转速。由于单片机是数字电路，只能控制电压为“有”或“无”，于是我们让电压在“有”和“无”之间反复跳动，那么电压的有效值在电池电压到0之间可连续变化。实际加载在电机上的电压是一个方波，方波的高电平时间长度比方波周期为占空比，占空比越高电压的有效值越高。100%占空比相当于电池直接接在电机上，0%占空比相当于断路，0~100%相当于降压。
单片机普通输出口只能提供小电流的信号电，无法给电机提供功率，故使用MOS管。用单片机的信号控制MOS管的通断，起到开关的作用。开关串联在电池与电机之间，即可给电机提供功率。
单片机方波信号的频率一般在K的数量级（1000Hz）。假设现在给电机50%占空比的方波，信号频率为1K，电机以某个恒定速度转动。适当改变信号周期会发现电机转速略有变化。信号频率很小（例如几十赫兹）或者很大（例如几兆赫兹）时，电机转速会较慢，在某个适中的值时速度达到最大值。此时电机能量转化效率最高。此时固定信号频率不变，改变信号占空比，电机转速和占空比基本成正比。
若以恒定占空比驱动电机，在负载发生变化时，电机速度也会发生变化。若希望电机负载变化而电机仍能匀速转动，应采用闭环控制。给电机安装速度传感器（例如：光电编码器），每隔固定的时间检测光电编码器旋转的圈数（例如：每10ms检测一次光电编码器在过去的10ms内旋转了多少圈），该圈数即可换算成速度。当发现实际转速比目标转速慢时，适当增
加占空比，反之适当减小占空比，则可实现在负载变化时电机转速基本不变。
方向控制
方向控制由舵机实现，即通过控制舵机的旋转来控制前轮方向。
舵机的控制信号也是一个方波，但是信号只是用来表示位置，而不提供能量。信号的高电平时间长度对应舵机转子的位置，低电平时间长度在一定范围内随意。一般，高电平时间长度在0.5ms到2.5ms以内，对应到舵机转子0°到180°，信号周期一般取20ms。例如，要控制舵机旋转到90°，则输出方波，高电平1.5ms，低电平18.5ms即可。
考虑到小车实时性要求高，信号周期可取10ms，使得舵机响应更快，但不可一味缩短。舵机有个最短周期的限制，详查说明书。
传感器
对于电磁，通过电感传感电场强度，由运放放大得到一个0~5V的模拟量，传入单片机AD口，转化成0~255的数字量。多个传感器得到多个数字量，即可计算出引导线的偏移量。
对于光电，激光管打出光点，在跑道上发生漫反射，传感器接收光点的光强，得到电压模拟信号，以下同电磁。
对于摄像头，参考相机成像原理，像的光强使得CCD或CMOS阵列表面电压发生变化，由处理芯片直接得到数字或模拟量，按照协议传给单片机。详查“飞思卡尔智能车摄像头组入门指南.doc”
调试手段
最直接的调试手段是开发环境自带的BDM调试，可以查看单片机内部寄存器的值。
常用的易开发的调试手段是串口，可以让单片机发送一些数据到PC机查看分析。
以上两种方式都要在PC机和单片机之间连一根线，可是尝试用蓝牙模块短距离无线传输，有现成的硬件可用。
以上方法均不适用于摄像头组。因为传感器传回的数据量非常庞大，以上方法传输速度太慢，摄像头的调试方式最好用SD卡，将数据存入SD卡，再离线分析。
