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，PID
The Research of Small and Medium-sized Electric Machines in Fuan City
Author：Yao fang
Tutor：Ma shuhua
Abstract
Fujian 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）。智能车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。大赛旨在加强大学生的创新与实践动手的能力，为社会培养一批优秀的创新型人才。
全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了三届，比赛规模不断扩大、比赛成绩不断提高。前三届比赛决赛分别由清华大学、上海交通大学和东北大学承办。通过比赛，促进了高等学校素质教育，培养了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，激发了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，为优秀人才的脱颖而出创造了条件。
全国大学生智能汽车竞赛是在竞赛组委会提供的统一汽车模型平台上，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，通过设计道路识别传感器和电机驱动电路、编写相应软件及装配模型车，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线（路线赛前未知）行进，以完成时间最短者为优胜。
Freescale公司是目前全球领先的半导体公司之一，它为汽车电子、消费电子、工业控制、网络和无线市场设计并制造了众多的嵌入式半导体产品，拥有多达19000种产品。Freecale公司是全球十大芯片制造商之一，在8位、16位和32位微控制器领域处于领先地位。
智能汽车竞赛所使用的自动控制器是以单片机MC9S12DG128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。本届比赛按照赛车进行道路检测方式的不同分为光电组和摄像头组，如果赛车使用了透镜成像原理进行道路检测则属于摄像头组，其余属于光电组。
1.2 智能车系统设计思路及方案分析
智能车竞赛已成功举办了三届，水平越来越高，每一届都能有很多创意值得学习，也会有一些教训需要吸取。我们对所能找到的资料进行了认真的分析和总结，从而确定了我们的设计思路。
首先，采用低重心设计。前三届的比赛中，不乏因重心过高而翻车的例子。重心成了进一步加快智能车弯道速度的限制之一。反观一些速度很快的赛车，重心一般都比较低（有个别例外）。因此，尽可能降低重心成为我们设计智能车过程中始终重点考虑的问题之一。对智能车重心影响最大的当属摄像头及其支架；支架选择轻质材料制作，且在不影响道路识别的情况下，尽量降低支架高度。还可以通过减小PCB版面积，低位安装来降低重心。
第二，提高图像的分辨率，增强摄像头及算法对光线的适应性。在赛场上，智能车因无法适应场地光线，从而无法完成比赛，是一件很可惜的事情。我们从摄像头的选型到程序的编写，再到平时的调试，始终注意了提高智能车道路检测系统对场地光线的适应性。我们选用了CMOS摄像头，它一方面可以提供很高的分辨率，另一方面对光线的适应性也很好。
第三，在算法设计上，要实现“抄近道”的跑法。所谓“抄近道”，是指智能车并不是严格沿着黑线行进，而是在保证不犯规的情况下，走最短的路径。“抄近道”也就是路径优化。我们曾经做过测试，通过一个小S弯，沿弯道跑的赛车比直冲小S弯的赛车多费一倍多的时间。如何实现路径优化，是我们软件设计中重点解决的问题之一。
最后，减轻车重、调整车模机械结构、也可以有效地提高智能车的平均速度。
在智能车硬件电路的设计上，我们采用了模块化的设计思想。将整个系统分为最小系统板、电源模块、驱动模块、图像采集模块等若干模块。每个模块只负责完成特定的功能，与其他模块之间相对独立。这种“分而治之”的模块化硬件设计思想，把复杂的系统分为若干功能模块，方便了小组内进行分工设计。同时，由于进行了模块化划分，电路规模也相对变小了，减小了出错的几率，增大了成功率。在前期开发阶段，可以对各个模块进行单独测试。保持各模块间接口定义不变，各模块可以单独升级换代，具有一定的通用性。
在调试过程中，每一模块均有备件，且拆装替换方便。如果某一模块出故障或需要
升级，可以马上替换，不会出现因一点小故障导致调试工作无法进行的问题。这也保证了我们的调试进度。比如：我们针对驱动模块、电源模块在调试过程中出现的问题，对这两个模块进行了改进；此外，对数字摄像头模块也进行过改进，提高了图像的质量。这些改动都没有对我们的调试进度产生大的影响。
对于系统软件的设计，我们也力图使软件模块化、层次化。在程序中，有一个专门的.h和.c文件负责和硬件的接口。如果在调试中改动了硬件，只需改变这两个文件中的部分设置，其他部分程序不需要改动。这样的设计方便了我们调试软件，提高了代码的可重用性，也减小了出错的几率。
1.3 系统整体设计结构图
按照预先的设计，我们设计了整个系统的结构图。系统力求简单高效，在满足比赛要求的情况下，使硬件结构最简单，减少因硬件而出现的问题。
图1.1 智能车系统结构图
2 机械结构的调整与设计
为了使车能够更稳定的高速运行，我们对这个车进行了系统的分析。今年的车模精度不是很高，因此尽量在规则允许范围内改造车模，提高车模整体精度是很必要的。另外，我们在实际调试中发现，前轮的束角和主销倾角对车的高速运行下的稳定性影响很大。高速运行下舵机的转动速度对车转向的灵活程度也起到了根本性的作用。所以，在整车的机械结构方面我们进行了三方面改进：转向机构改进、前轮束角调整、底盘高度调整。
2.1 机械安装结构调整
由于在比赛时硬件部分对赛车的速度有很大的影响，所以对赛车的机械安装部分的调整有很大的必要。
2.2 舵机安装方式的调整
将舵机竖立放置，并适当加长其传动杆，可以提高舵机的控制精度，加快赛车转向的灵敏度。
图2.1 舵机安装调整图
2.3 摄像头的安装
图2.2 摄像头安装方式
今年我们采用了更轻的材料制作摄像头支架，并且就地取材，采用小车配备的备用零件固定摄像头，并将摄像头放置在小车的后方，以便减少赛车前方的盲区，对小车的控制十分有利。
2.4 测速码盘的安装
图2.3 测速安装方式
在测速方面我们采用了透射式光电码盘的方法，并且将码盘固定在电机的转动轴上，从而能获取更多的脉冲。该方法在速度不是特别高的时候，足以满足我们的测量要求，具有很高的性价比。
2.5 前轮倾角的调整
我们在调试中发现：由于前轮轴和车轮之间的间隙较大，对车高速转向时的重心影响较大，会引起高速转向时车的转向不足。而且这里又是规则中严禁改动的部分，所以为了尽可能降低转向舵机负载，我们对前轮的安装角度，即前轮定位进行了调整。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性、转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4个因素决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系。
主销内倾是指主销安装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。
主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也越好。
图2.4 主销后倾角调整图
主销内倾和主销后倾都有时骑车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。
前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联结件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1度左右。
所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。
2.6 地盘高度的调整
底盘适当降低，在可以过坡道的情况下，尽量降低底盘，从整体上降低车的重心，使车在转弯时可以更加稳定、快速。我们在前路上增加了组委会提供的两个黄色垫片，将赛车前端的中心降低了1.5MM。
2.7 齿轮传动机构及后轮差速的调整
车模后轮采用RS-380SH-4045电机驱动，由竞赛主办方提供。电机轴与后轮轴之间的传动比为 9:38（电机轴齿轮齿数为18，后轮轴传动轮齿数为76）。齿轮传动机构对车模的驱动能力有很大的影响。齿轮传动部分安装不恰当，会增大电机驱动后轮的负载；齿轮配合间隙过松则容易打坏齿轮，过紧则会增加传动阻力。所以我们在电机安装过程中尽量使得传动齿轮轴保持平行，传动部分轻松、流畅，不存在卡壳或迟滞现象。
差速机构的作用是在车模转弯的时候，降低后轮与地面之间的滑动；并且还可以保证在轮胎抱死的情况下不会损害到电机。差速器的调整中要注意滚珠轮盘间的间隙，过松过紧都会使差速器性能降低，转弯时阻力小的车轮会打滑，从而影响车模的过弯性能。好的差速机构，在电机不转的情况下，右轮向前转过的角度与左轮向后转过的角度之间误差很小，不会有迟滞或者过转动情况发生。
判断齿轮传动是否调整好的一个依据是，听一下电机带动后轮空转时的声音。声音刺耳响亮，说明齿轮间的配合间隙过大，传动中有撞齿现象；声音闷而且有迟滞，则说明齿轮间的配合间隙过小，或者两齿轮轴不平行，电机负载加大。调整好的齿轮传送噪音小，并且不会有碰撞类的杂音。
3 硬件电路的设计与实现
3.1 硬件电路设计方案
从最初进行硬件电路设计时我们就定了系统的设计目标：可靠、高效、简洁，在整个系统设计过程中严格按照规范进行。
可靠性是系统设计的第一要求，我们对电路设计的所有环节都进行了电磁兼容性设计，做好各部分的接地、屏蔽、滤波等工作，将高速数字电路与模拟电路分开，使本系统工作的可靠性达到了设计要求。
高效是指本系统的性能要足够强劲。我们主要是从以下两个方面实现的：
1、采用运算放大器制作的比较器实现了图像二值化的高速转换，大大提高了图像采集的分辨率；
2、使用了由分立元件制作的直流电动机可逆双极型桥式驱动器，该驱动器的额定工作电流可以轻易达到100A以上，大大提高了电动机的工作转矩和转速。简洁是指在满足了可靠、高效的要求后，为了尽量减轻整车重量，降低车体重心位置，应使电路设计尽量简洁，尽量减少元器件使用数量，缩小电路板面积，使电路部分重量轻，易于安装。我们在对电路进行详细、彻底地分析后，对电路进行了大量简化，并合理设计元件排列和电路走线，使本系统硬件电路部分轻量化指标都达到了设计要求。
3.2 硬件电路的实现
整个智能车控制系统是由三部分组成的：S12为核心的最小系统板、主板、电机驱动电路板。最小系统板可以插在主板上组成信号采集、处理和电机控制单元。为了减小电机驱动电路带来的电磁干扰，我们把控制单元部分和电机驱动部分分开，做成了两块电路板。
3.2.1 以S12为核心的单片机最小系统
单片机最小系统板使用MC9S12DG128单片机，80引脚封装。
MC9S12DG128是Freescale公司推出的S12系列微控制器中的一款增强型16位微控制器。其集成度高，片内资源丰富，接口模块包括SPI、SCI、I2C、A/D、PWM等。它不
仅在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等应用领域有广泛的用途，而且在FLASH存储控制及加密方面也有很强的功能。
MC9S12DG128微控制器采用增强型16位S12 CPU,片内总线时钟频率最高可25MHz；片内资源包括8KB RAM、128KB FLASH、2KB EEPROM;SCI、SPI、PWM串行接口模块；PWM 模块可设置成4路8位或2路16位，可宽范围选择逻辑始终频率；它还提供2个8路10位精度A/D转换器、控制器局域网模块CAN和增强型捕捉定时器，并支持背景调试模式（BDM）.
下面主要介绍S12系列的特点、基本结构、引脚功能、操作模式、振荡电路、系统运行监视、实时中断、复位电路等。
（1）S12的核心：
-16位S12CPU：20位ALU,指令队列，增强型索引寻址；
-多种外部总线接口（MEBI）；
-模块映射控制机制（MMC）；
-中断控制（INT）；
-断点（BKP）;
-背景调试模块（BDM）。
（2）CGR时钟和复位发生器：
-锁相环（PLL）；
-看门狗（COP watchdog）；
-实时中断（RTI）；
-时钟监视器（CM）。
（3）带中断功能的8位和4位端口：
-可编程的上升沿或下降沿触发。
（4）存储器：
-128 KB FLASH；
-2 KB EEPROM；
-8 KB RAM。
（5）2个8通道模/数转换器：
-10位精度；
-外部触发转变功能。
（6）3个1Mbps的CAN总线模块，兼容CAN2.0 A/B：
-5个接受缓冲器，3个发送缓冲器；
-4个独立的中断通道，分别是发送中断、接受中断、错误中断和唤醒中断；-低通滤波器唤醒功能。
（7）增强型捕捉定时器：
-16位计数器，7位预分频功能；
-8个可编程输入捕捉或输出比较通道；
-4个8位或2个16位脉冲累加器。
（8）8个PWM通道：
-每个通道的周期和占空比由程序决定；
-8位8通道或16位4通道；
-各通道独立控制；
-脉冲在周期内中心对称或左对齐输出；
-可编程时钟选择逻辑；
-紧急事件关断输入；
-可作为中断输入。
（9）串行口：
-2个异步串行通信接口（SCI）；
-2个同步串行设备接口（SPI）；
-Byteflight模块。
（10）I2C总线：
-兼容I2C总线标准；
-多主I2C总线模块。
（11）LQFP-112和QFP-80封装选择：
-5V输入和带驱动能力I/O；
-5VA/D转换器输入；
-50MHz系统频率（相当于25MHz总线频率）；
-单线背景调试模块；
-片上硬件断点。
MC9S12DG128系统结构大致可分为MCU核心与MCU外设两部分。
MCU核心
该部分包括MCU的3种存储器（FLASH、RAM、EEPROM）；多电压调整器，包括数字电路和模拟电路电源电压；具有单线背景调试接口（BDM）和运行监视功能的增S12CPU；程序存储器的页面模式控制；具有中断识别、读/写控制、工作模式等控制功能的系统综合模块（SIM）；可用于系统扩展的分时复用总线端口，其中A口、B口可作为外扩存储器或接口电路时的分时复用地址/数据总线，E口的部分可作为控制总线。
MCU 外设
S12外设部分包括：A/D转换器（ATD0、ATD1），增强型定时捕捉模块（ECT）,串行接口SPI、I2C。CAN、Byteflight等接口是许多微控制器所没有的。
Byteflight协议接口是只针对安全临界（Safety Critical）应用的时间控制协议，有BWM联合Freescale、Elmos及Infineon公司联合开发，主要用于机动车辆中的安全临界应用。该系统应用在BMW7系列汽车中，主要用于安全气囊系统中的时间临界（Time Critical）数据的处理与传输。另外，咳可用于传输车身及底盘电子系统的相关数据。Byteflight的传输速率为10Mbps，采用塑料光纤作为传输介质。Byteflight技术不仅可以应用在汽车系统中，而且在需要实现高实时性、高传输速率以及在恶劣的电磁环境中保证传输无故障等领域都大有用武之地。
为减少电路板空间，我们设计的板上仅将本系统所用到的引脚引出，包括两路PWM 接口，一路外部中断接口，17路普通IO接口。其他部分还包括电源滤波电路、时钟电路、复位电路、串行通讯接口、BDM接口。
图3.1 单片机最小系统板原理图
为提高系统工作稳定性，我们使用有源晶体振荡器为单片机提供时钟。单片机最小系统板电路原理图如图3.1。
我们自行设计的PCB电路板尺寸为38mm*40mm，在尺寸和重量上有了很大的改善。
如图3.2
图3.2 最小体统
3.2.2 主板
主板上装有组成本系统的主要电路，它包括如下部件：电源稳压电路、视频同步分离电路、摄像头接口、舵机接口、电机驱动电路、测速接口、电源接口、单片机最小系统板插座、跳线、指示灯、开关等。
1.电源稳压电路
本系统中电源稳压电路有三路，一路为+5V稳压电路，第二路路为+3.3V稳压电路，第三路为摄像头9V稳压电路。为整个智能模型车自动控制系统中除后轮驱动电机，转向舵机外的所有设备供电。
其中+3.3V稳压电路为加速度传感器供电，使用串联稳压芯片TPS7333。
电路原理图如图3.3所示
图3.3 TPS7333电源稳压电路
由于整个系统中+5V电路功耗较小，为了降低电源纹波，我们首先使用串联型稳压电路，另外，后轮驱动电机工作时，电池电压压降较大，为提高系统工作稳定性，必须使用低压降电源稳压芯片，常用的低压降串联稳压芯片主要有LM2940、LM1117等等。LM2940虽然压降比LM1117更低，但是纹波电压较大。相比之下，1117的性能更好一些，具有输出电压恒定、压降较低的优点，但是其线性调整工作方式在工作中会造成较大的热损失，导致电源利用率不高，工作效率低下。
为了提高电源的利用率，我们进一步选择DC/DC电源稳压电路。DC/DC是开关型稳压电路，它的优点是电路结构简单，对电源的高频干扰有较强的抑制作用、效率高，输入电压的范围宽，输出电压，电流的纹波值较小。DC/DC电源稳压电路原理图如图3.4所示：
但是DC/DC也存在一些缺点，如体积大，成本较高，纹波电压相对理论值较大，并且工作压降要求在1.0V以上，不便于电池电源的使用，因此我们又探索了新的稳压芯片TPS7350。
TPS7350是微功耗低压差线性电源芯片，具有完善的保护电路，包括过流、过压、电压反接保护。使用这个芯片只需要极少的外围元件就能构成高效稳压电路。与前两种稳压器件相比，TPS7350具有更低的工作压降和更小的静态工作电流，可以使电池获得相对更长的使用时间。由于热损失小，因此无需专门考虑散热问题。
图3.4 DC-DC稳压电路原理图
TPS7350电源稳压电路原理图如图3.5所示：
图3.5 TPS7350电源稳压电路
整个系统中只有摄像头采用9V电压，因为自己设计的可调的电源稳压电路使用的元器件比较多，在设计PCB电路板的时候会占用很大的空间，所以我们使用了比较简单的办法，直接用DC-DC为摄像头供电，电路图和3.4相同，只是采用的是0509的型号。输入电压相同，输出电压不同而已。
舵机的工作电压为4-6V,在舵机稳定工作的前提下，电压越高舵机的响应速度越高。因此我们设计了6V的工作电压，并保留了电池电压的接口。6V的电压采用TPS7350芯片，在接地端串联两个二极管，使端电压太高1V。电路图不再重复。
舵机的控制信号（PWM信号）由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
图3.6 PWM占空比对舵机的控制
2.视频采集电路
视频采集模块由摄像头、1881视频信号分离芯片以及S12 的AD 模块构成。视频信号是AD 采集的基础，下面先简要介绍视频信号的特征，然后再逐步展开。
摄像头分黑白和彩色两种，根据赛道特点可知，为达到寻线目的，只需提取画面的灰度信息，而不必提取其色彩信息，所以本设计中采用的是黑白摄像头。
摄像头主要由镜头、图像传感芯片和外围电路构成。图像传感芯片是其最重要的部分，但该芯片要配以合适的外围电路才能工作。将芯片和外围电路制作在一块电路板上，称为“单板”。若给单板配上镜头、外壳、引线和接头，就构成了通常所见的摄像头。
摄像头通常有三个端子：电源端、地端和视频信号端（有的还多出一个端子，那是音频信号端）。电源接的电压要视具体的单板而定，目前一般有两种规格，6-9V 或9-12V。视频信号的电压一般位于0.5V-2V 之间。摄像头的工作原理是：按一定的分辨率，以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体而言（参见图3.7），摄像头连续地扫描图像上的一行，则输出就是一段连续的电压信号，该电压信号的高低起伏反映了该行图像的灰度变化。当扫描完一行，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如 0.3V），并保持一段时间。这样相当于，紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后（因为摄像头是隔行扫描的），开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着会出现一段场消隐区。该区中有若干个复合消隐脉冲，其中有个远宽于（即持续时间远长于）其它的消隐脉冲，称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志。场同步脉冲标志着新的一场的到来，不过，场消隐区恰好跨在上一场的结尾和下一场的开始部分，得等场消隐区过去，下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25幅图像，每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描50 场图像。奇场时只扫描图像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。
图 3.7 摄像头视频信号
摄像头有两个重要的指标：分辨率和有效像素。分辨率实际上就是每场行同步脉冲数，这是因为行同步脉冲数越多，则对每场图像扫描的行数也越多。事实上，分辨率反映的是摄像头的纵向分辨能力。有效像素常写成两数相乘的形式，如“320x240”，其中前一个数值表示单行视频信号的精细程度，即行分辨能力；后一个数值为分辨率，因而有效像素=行分辨能力×分辨率。
我们的智能模型车自动控制系统中使用黑白全电视信号格式CMOS摄像头采集赛道信息。摄像头视频信号中除了包含图像信号之外，还包括了行同步信号、行消隐信号、
飞思卡尔单片机问题总结 常见问题回答精华列表 为了方便网友查询相关问题，特将常见问题精华帖整理归类 本帖不断更新，欢迎网友们给出建议 另外，在提问时，请在标题中选用具体问题的字眼避免使用请问某某、请教、紧急求助等作为标题。对于具体器件，可以直接把器件类型写上，比如HC08QY4等；对于具体技术，比如CAN/LIN/ZigBee等也直接写明，便于版主分类回答，也便于其他网友查询。 一、flash/EEPROM的操作 Tips： a、HC08系列MCU中，很多Monitor ROM中固化了对flash操作的函数，用户只需调用即可，参考AN2874等应用笔记 b、HCS08系列和HCS12系列MCU对flash的操作十分类似，可以参考 AN2140 1、FLASH操作函数 (HCS08系列)
https://www.doczj.com/doc/ce1069142.html,/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=111907&ID= 111907 2、如何将flash中的程序copy至ram中 https://www.doczj.com/doc/ce1069142.html,/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=104074&ID= 104074 3、S12内部寄存器的映射 https://www.doczj.com/doc/ce1069142.html,/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=103261&ID= 103261 4、S12EEPROM的使用、 INITRG,INITRM,INITEE寄存器的说明https://www.doczj.com/doc/ce1069142.html,/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=102260&ID= 102260 5.INITRM寄存器的使用 https://www.doczj.com/doc/ce1069142.html,/dispbbs.asp?boardID=3&RootID=103214&ID= 103214 二、编程技巧
关于Codewarrior 中的 .prm 文件 网上广泛流传的一篇文章讲述的是8位飞思卡尔单片机的内存映射，这几天，研究了一下Codewarrior 5.0 prm文件，基于16位单片机MC9S12XS128，一点心得，和大家分享。有什么错误请指正。 正文： 关于Codewarrior 中的.prm 文件 要讨论单片机的地址映射，就必须要接触.prm文件，本篇的讨论基于Codewarrior 5.0 编译器，单片机采用MC9S12XS128。 通过项目模板建立的新项目中都有一个名字为“project.prm”的文件，位于Project Settings->Linker Files文件夹下。一个标准的基于XS128的.prm文件起始内容如下： .prm文件范例： NAMES END SEGMENTS RAM = READ_WRITE DATA_NEAR 0x2000 TO 0x3FFF;
READ_ONLY DATA_NEAR IBCC_NEAR 0x4000 TO 0x7FFF; ROM_C000 = READ_ONLY DATA_NEAR IBCC_NEAR 0xC000 TO 0xFEFF; //OSVECTORS = READ_ONLY 0xFF10 TO 0xFFFF; EEPROM_00 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x000800 TO 0x000BFF; EEPROM_01 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x010800 TO 0x010BFF; EEPROM_02 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x020800 TO 0x020BFF; EEPROM_03 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x030800 TO 0x030BFF; EEPROM_04 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x040800 TO 0x040BFF; EEPROM_05 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x050800 TO 0x050BFF; EEPROM_06 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x060800 TO 0x060BFF; EEPROM_07 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0x070800 TO 0x070BFF; PAGE_F8 = READ_ONLY DATA_FAR IBCC_FAR 0xF88000 TO 0xF8BFFF;
我的第一个LED程序 准备工作： 硬件：Freescale MC9S08JM60型单片机一块； 软件：集成开发环境codewarrior IDE； 开发板上有两个LED灯，如下图所示： 实验步骤： 1．首先，确保单片机集成开发环境及USBDM驱动正确安装。其中USBDM的安装步骤如下：?假设之前安装过单片机的集成开发环境6.3版本：CW_MCU_V6_3_SE； ?运行USBDM_4_7_0i_Win，这个程序会在c盘的程序文件夹下增加一个目录C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0，在这个目录下： 1〉C:\ProgramFiles\pgo\USBDM 4.7.0\FlashImages\JMxx下的文件 USBDM_JMxxCLD_V4.sx是下载器的固件文件； 2〉C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0\USBDM_Drivers\Drivers下有下载器的usb 驱动 所以在插入usb下载器，电脑提示发现新的usb硬件的时候，选择手动指定驱动 安装位置到以上目录即可。 ?运行USBDM_4_7_0i_Win之后，还会在目录： C:\Program Files\Freescale\CodeWarrior for Microcontrollers V6.3\prog\gdi 下增加一些文件，从修改时间上来看，增加了6个文件，这些文件是为了在codewarrior 集成开发环境下对usb下载器的调试、下载的支持。
2．新建一个工程，工程建立过程如下： ?运行单片机集成开发环境codewarrior IDE ?出现如下界面 ●Create New Project ：创建一个新项目工程 ●Load Example Project ：加载一个示例工程 ●Load Previous Project ：加载以前创建过的工程 ●Run Getting started Tutorial：运行CodeWarrior软件帮助文档 ●Start Using CodeWarrior：立刻使用CodeWarrior ?点击Create New project按钮，以创建一个新的工程，出现选择CPU的界面 如下，请选择HCS08/HCS08JM Family/MC9S08JM60，在右边的Connection窗口
飞思卡尔16位单片机MC9S12XS128加密（程序下载不进去，正负极未短路，通电芯片不发烫）后解锁的方法及步骤 /*****************************************************************************/ *本人用此法成功解救了4块板子【窃喜！】，此说明是本人边操作边截图拼成的，有些是在别的说明上直接截图【有些图本人不会截取，就利用现成的了，不过那也是本人用豆和财富值换来的】，表达不清之处还望见谅，大家将就着看吧！如能有些许帮助，我心甚慰！！！ ————武狂狼2014.4.23 /*****************************************************************************/ 编译软件：CW5.1版本，下载器：飞翔BDMV4.6 【1】，连接好单片机，准备下载程序，单击下载按钮出现以下界面 或 （图1.1） 图 1.1——4中所有弹出窗口均单击“取消”或红色“关闭”按钮依次进入下一界面
（图1.2） （图1.3）
（图1.4） ******************************************************************************* ******************************************************************************* 【2】单击出现如下图所示下拉列表，然后单击 （图2.1） 出现下图（图2.2）对话框，按下面说明操作 （图2.2）
附录A 原文： FreescaleSingle-chip Microcomputer 's in automobile control application Freescale has the rich micro processing unit (MCU), but widely uses in the automobile electrically controlled engine, the automobile body, the crew member safety, the vehicle door and the chair, the glass, ventilation and air conditioning, skylightand light control, automobile local area network's gateway, communication facility, global positioning system and in other automobile control unit. Its product mainly includes 8/16 bit micro controller (including HC08/HCS08, HC12/HCS12 and so on), 32 bit micro controllers (including PowerPC, ColdFire, ARM and so on) 1. 8 bit Single-chip Microcomputer MC68HC11F1 and application 1.1 Characteristicsof MC68HC11F1 8 bit micro controllerMC68HC11F1 is high performance flash memory technology low cost chip based on the CPU of 8 bit HC08 the CPU . Its dozens of kind of different specification's product may cause the user to make a choice conveniently, the superior price performance ratio may cause the cost of the automobile electronic products to be more inexpensive. Chief feature of MC68HC11F1 : Two kind of power saving mode, stop and waiting; working normal in 3.0-5.0V voltage ; 0, 256b, 512b or 768b in on-chip RAM, Data of RAM will be retained in standby; 0, 12kb or 20kb inon-chip RAM or EPROM; Serical Communication InterfaceSCI,8 channel, 8 bit A/D transducer ; 16 bit timer systems; 8 bit pulse accumulators, real-time interrupt electric circuit and so on. 1.2 MC68HC11F1is employed inin automobile electronic control system Since Marelli simple point electronic fuel injectionn engine management system is promoted based on MC68HC11F1,our country Shenyang gold cup sea lion passenger car , the gold cup China passenger vehicle, AnhuiChery passenger vehicle, the Tianjin Xiali passenger vehicle and so on has used this kind of engine management system . Below to take gold cup simple point Marelli logic circuit for an example, I introducesMC68HC11F1 employed inin automobile electronic control system. 1.2.1 Compositions of system As shown in Figure 1, gold cup simple point Marelli logic circuit is mainly composed of the below part: 1.Electric circuit's control core MC68HC11F1 (CPU), is Freescale 8 bit MCU of automobile special-purpose ; 2.Tristate bus driver 74HC244 with enable, is the switch of status information input for air conditioning, oil pump, EVAP solenoid valve, idling motor and so on ; 3.8 groups rises along D trigger74HC273 with reset , isdriving signaltake-off valves for idling motor, host relay, trouble lamp, air conditioning relay power and so on;
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，PID
The Research of Small and Medium-sized Electric Machines in Fuan City Author：Yao fang Tutor：Ma shuhua Abstract Fujian 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
以MC9S12XS128MAL为例，其实DG128之类的类似。如图一，128代表的是单片机中的FLASH大小为128K Byte，同理64代表的是单片机中的FLASH大小为64 K Byte，256代表的是单片机中的FLASH大小为256 K Byte。但是S12(X)所使用的内核CPU12(X)的地址总线为16位，寻址范围最大为2^16 =64K Byte，而这64K Byte的寻址空间还包括寄存器、EEPROM （利用Data Flash模拟）、RAM等，因此不是所有的64K Byte都是用来寻址FLASH。所以在S12(X)系列单片机中，很多资源是以分页的形式出现的，其中包括EEPROM、RAM、FLASH。EEPROM的每页大小为1K Byte，RAM的每页大小为4K Byte，FLASH的每页大小为16K Byte。因此XS128中EEPROM的页数为8K/1K = 8页，RAM的页数为8K/4K = 2页，Flash的页数为128K/16K = 8页。 图一
图二
在单片普通模式中，复位后，所有内存资源的映射如图二所示，其中从0x0000-0x07FF 的2K范围内映射为寄存器区，如I/O端口寄存器等，当然寄存器没有那么多，后面的一部分其实没有使用； 从0x0800-0x0BFF，共1K的空间，映射为EEPROM区，由上面的分析，XS128中共有8页的共8K的EEPROM，所以这8页的EEPROM都是以分页的形式出现的，可以通过设置寄存器EPAGE选择不同的页并进行访问； 从0x0C00到0x0FFF的1K空间为保留区（其实这里面也有学问，以后探讨）； 从0x1000到0x3FFF的12K空间为RAM区，分为三页，但是和前面所说的EEPROM不同，这三页中有2页（对于XS128和XS256）或一页（对于XS64）为固定页，位于12K空间的后一部分，以XS128为例，其内部的RAM资源为8K，所以其三页中的最后两页（0x2000-0x3FFF）为固定页，第一页（0x1000-0x1FFF）为窗口区，通过设置寄存器RPAGE来映射其他分页的RAM，当然在单片普通模式下，XS128内部已经没有其他的RAM了，所以这一页其实也没有用。但是对于XS256，这一页是有用的，因为它总共有12K的RAM。但是，在单片普通模式下，即没有外扩RAM的情况下，用户是不用刻意的去配置RPAGE的，因为复位的时候，已经默认指向那一页的RAM。 从0x4000-0xFFFF的总共48K的空间为Flash区，分为三页。其中第一页和第三页为固定的Flash页，中间的一页（0x8000-0xBFFF）为窗口区，通过设置PPAGE寄存器，可以映射到其他的分页Flash。 在最后的一页固定的Flash区域中的最后256字节中，保存的是中断向量。 对于RAM和Flash来说，其实固定页和其他的分页资源是统一编址的，不同的是固定
/** ################################################################### ** Filename : Project_2.c ** Project : Project_2 ** Processor : MC9S12XEP100CAG ** Version : Driver 01.14 ** Compiler : CodeWarrior HCS12X C Compiler ** Date/Time : 2014-5-21, 8:55 ** Abstract : ** Main module. ** This module contains user's application code. ** Settings : ** Contents : ** No public methods ** ** ###################################################################*/ /* MODULE Project_2 */ /* Including needed modules to compile this module/procedure */ #include "Cpu.h" #include "Events.h" #include "Bit1.h" #include "Bit2.h" /* Include shared modules, which are used for whole project */ #include "PE_Types.h" #include "PE_Error.h" #include "PE_Const.h" #include "IO_Map.h" /* User includes (#include below this line is not maintained by Processor Expert) */ /************************************************************/ /* 初始化ECT模块*/ /************************************************************/ void initialize_ect(void){ //ECT_TSCR1_TFFCA = 1; // 定时器标志位快速清除 ECT_TSCR1_TEN = 1; // 定时器使能位. 1=允许定时器正常工作; 0=使主定时器不起作用(包括计数器) ECT_TIOS = 0x03; //指定所有通道为输出比较方式 ECT_TCTL2_OM0 = 0; // 后四个通道设置为定时器与输出引脚断开 ECT_TCTL2_OL0 = 1; // 前四个通道设置为定时器与输出引脚断开 ECT_TCTL2_OM1 = 0; // 后四个通道设置为定时器与输出引脚断开 ECT_TCTL2_OL1 = 1; // 前四个通道设置为定时器与输出引脚断开 //ECT_DL YCT = 0x00; // 延迟控制功能禁止 // ECT_ICOVW = 0x00; // 对应的寄存器允许被覆盖; NOVWx = 1, 对应的寄存器不允许覆盖
摘要 随着我国的电子科技的不断发展，我们生活中的自动化设备越来越多，也为嵌入式在智能化上的研究提供了一个广阔的平台。 本系统以MK60DN512VMD100微控制器为核心控制单元，选用OV7620 CMOS 模拟摄像头检测赛道信息，高速AD转换芯片选用TCL5510，将提取后的灰度图像进行软件二值化，进而提取赛道信息；用光电编码器实时检测小车的实时速度，采用PID控制算法调节电机的速度以及舵机转向，从而实现速度和方向的闭环控制。 关键字：MK60DN512VMD100，OV7620 CMOS，软件二值化，PID
Abstract With the continuous development of electronic technology, more and more automation equipment into the production life of the people, the rapid development of embedded intelligent study provides a broader platform. In this paper, the design of intelligent vehicle system MK60DN512VMD100 microcontroller as the core control unit, the selection of OV7620 CMOSanalog cameras to detect the track information, to using TCL5510 high-speed AD converter chip, software binarization image, extract the white guide line for identification of the track information; optical encoder to detect the real-time speed of the model car, using the PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor and steering the angle of the steering gear, in order to achieve closed-loop control of velocity and direction of the model car. Keywords: MK60DN512VMD100，OV7620 CMOS，software binarization, PID
流水灯四种效果： #include
第五章CodeWarrior应用综述 （在线调试、VisualTools的使用、专家系统可选学） 修改图形编号 5.1 在线编程 注意：实验电路板电源开关断开。JP2的3、4两个端子短接。 1、确立目标 在“True-Time Simulator & Real-Time Debug”工具界面，点击：Component->Set Target 在Processor栏，选择HC08，在Target栏，选择P&E Target Interface，然后点击OK， 如图5-1所示 图5-1 确立目标 最后关闭“True-Time Simulator & Real-Time Debug”工具界面，在主界面中重新按下“Debug”，进入“True-Time Simulator & Real-Time Debug”调试。 2、在线调试 重新进入后，PEDebug->Mode：Full Chip Simulation->In-Circuit ……如图5-2所示。
图5-2 调试界面系统将自动弹出如下的界面，如图5-3所示。 图5-3 连接界面点击Close Port。出现界面如图5-4。
图5-4 关闭串口界面 闭合目标板电源开关，给目标板供电，最后点击Contact target with these settings…。 出现图5-5界面，最后点击YES，程序就下载到实验板上了。 注：如果此时不出现图5-19，断开目标板电源，再次点击图5-18中Refresh List，然后再给目标板供电。 图5-5 查询是否擦除、下载程序 然后在DEBUG界面上进行调试，如图5-6所示。
飞思卡尔9S12系列单片机中文简介 1.1介绍 MC9S12G系列是一个专注于低功耗、高性能、低引脚数量的高效汽车级16位微控制器产品。这个系列是桥连8位高端微机和16位高性能微机，像MC9S12XS系列。MC9S12G系列是为了满足通用汽车CAN或LIN/J2602通信应用。这些应用的典型例子包括body controllers, occupant detection, doormodules, seat controllers, RKE receivers, smart actuators, lighting modules, and smart junction boxes. MC9S12G系列使用了许多MC9S12XS系列和MC9S12P系列里面的相同特性，包括在闪存（flash memory）上的纠错指令（ECC），一个快速A/D转换器（ADC）和一个为了改善电磁兼容性（EMC）性能的频率调制相位锁存循环(IPLL). MC9S12G系列是高效的对较低的程序存储器至16K。为了简化顾客使用它，特制了一个4字节可擦除扇区的EEPROM。 MC9S12G系列传送所有16位单片机的优势和效率，定位于低成本，低功耗，EMC，现行代码尺寸效率优势被现存8位和16位单片机系列的使用者所分享。像MC9S12XS系列，MC9S12G 系列运行16位位宽的访问对所有的周期和存储器状态都不用等待。 MC9S12G系列可得到的封装有100-pin LQFP, 64-pin LQFP, 48-pinLQFP/QFN, 32-pin LQFP and 20-pin TSSOP，特别是对较少引脚的封装发挥出最大的功能。此外，在每个模块中可得到的Ｉ／Ｏ口，进一步的可用于中断的Ｉ／Ｏ口允许从停止或等待模式中唤醒。 1.2特点 这部分说明了MC9S12G系列的关键特性。 1.2.1MC9S12G系列比较 表1-1提供了MC9S12G系列不同型号特点的概要。这个微机系统提供了一个明确的功能范围信息。 表1-1 MC9S12G系列概述
第一章搭建实验环境 1、实验电路板及下载器实物图片 2、实验电路图 本实验图包含两大部分，分别是ＣＰＵ．ＳＣＨ和实验资源．ＳＣＨ。ＣＰＵ采用飞思卡尔８位单片机ＭＣ９Ｓ０８ＪＭ６０ＣＬＤ，（电路图介绍） 图1-3 实验资源部分电路 图1-4 ＬＣＤ串口１６０２液晶电路 图1-5
ＲＳ２３２接口电路 图1-6 数码管显示电路 图1-7 发光管、ａｄ转换以及按键电路 图1-8 3、集成开发软件环境的建立 １〉运行文件CW_MCU_V6_3_SE．ＥＸＥ，在电脑Ｃ盘安装飞思卡尔８位（及简化３２位）单片机集成开发环境ｃｏｄｅｗａ ｒｒｉｏｒ６．３版本 ２〉运行USBDM_4_7_0i_Win，这个程序会在c盘的程序文件夹下增加一个目录C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0，在这个 目录下
ａ＞C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0\FlashImages\JMxx 下的文件USBDM_JMxxCLD_V4.sx是下载器的固件文件； ｂ＞C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0\USBDM_Drivers\Drivers下有下载器的usb驱动．因 此在插入usb下载器，电脑提示发现新的usb硬件的时候， 选择手动指定驱动安装位置到以上目录即可。 ３〉运行USBDM_4_7_0i_Win之后，还会在目录： C:\Program Files\Freescale\CodeWarrior for Microcontrollers V6.3\prog\gdi下增加一些文件，从修改时间上来看，增加了6个文件，这些文件是为了在codewarrior集成开发环境下对usb下载器的调试、下载的支持。 4、Ｃ语言编程基础 第二章 LED闪烁程序编写过程 1、新建工程 运行单片机集成开发环境codewarrior IDE 出现如下界面 ●Create New Project ：创建一个新项目工程 ●Load Example Project ：加载一个示例工程 ●Load Previous Project ：加载以前创建过的工程 ●Run Getting started Tutorial：运行CodeWarrior软件帮 助文档 ●Start Using CodeWarrior：立刻使用CodeWarrior
毕业设计（论文）任务书 课题名称：基于飞思卡尔单片机的智能车设计 完成期限：2009年12月 1日至2010年 5月 10日
一、课题训练内容 通过以全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛为背景，设计一台能够自主循迹的小车。整个开发中，严格执行“飞思卡尔”杯智能车竞赛的比赛规则。 二、设计（论文）任务和要求 (1)查阅课题相关参考文献、技术资料，做好备份，以便以后查找； (2)充分分析相关素材，比较多个方案，选择一种完成设计任务； (3)分析和选取完成任务的技术途径和实施方法，第四周前上交毕业设计开题报 告一份。开题报告内容与学校模板要求一致，字数不少于2000字；经指导老师检查合格后才能进行后续工作； (4)补充必要的理论和技术知识，查找相关的元件、器件的参数资料； (5)给出详细的系统设计说明书，画出原理电路图，分析各部分电路功能及原理； (6)根据系统要求，进行硬件设计以及理论数据计算，给出相关参数； (7)根据系统要求，给出系统控制的流程图，编写详细程序； (8)根据系统要求，制作实物和安装调试； (9)撰写毕业设计论文，内容和格式按学校要求执行，（具体要求在学校教务网 的下载专区下载：设计论文规范、格式模板、任务书、开题报告、成绩记录等9个文件）。 三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料 主要参数： (1)赛道为普通白色板，宽度为60cm，赛道正中间为2.5cm的黑色普通胶带， 铺设赛道地板颜色不作要求，它和赛道之间可以但不一定有颜色差别， 跑道最小曲率半径不小于 50 厘米，跑道可以交叉，交叉角为90 °， 赛道有一个长为1米的出发区，计时起始点两边分别有一个长度10厘米 黑色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者结束时刻。 (2)须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、 16 位处理器 ( 单核 ) 作为唯一 的微控制器，推荐使用 9S12XS128 ，9S08AW60 微控制器； (3)比赛车模采用官方规定的本成品车模； (4)模型车的电源采用官方的7.2V/2000mA的电池，舵机采用制定的s3010；
课程设计报告 课程设计名称： 系： 学生姓名： 班级： 学号： 成绩： 指导教师： 开课时间：学年学期
目录 第一章系统概要 (1) 1.1 系统背景 (1) 第二章系统硬件设计 (2) 2.1 系统原理图 (2) 2.2 单片机（MCU）模块 (3) 2.2.1 MC9S08AW60单片机性能概述 (3) 2.2.2 内部结构简图 (3) 2.3 串行通信模块 (4) 2.3.1 MAX232引脚图 (4) 2.3.2 串行通信的电路原理 (5) 2.4 液晶显示模块 (6) 第三章系统软件设计 (8) 3.1 MCU方（C）程序 (8) 3.1.1串行通信子程序 (14) 3.1.2 LCD子程序 (18) 第四章系统测试 (21) 第五章总结展望 (24) 5.1 总结 (24) 5.2 展望 (24) 参考文献 (24)
第一章系统概要 1.1 系统背景 单片机（MCU）的基本定义是：在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。 Freescale的S08系列8位MCU由于稳定性高、开发周期短、成本低、型号多样、兼容性好被广泛应用。HC08是Freescale的08系列之一S08表示增强型HC08，它是在HC08基础上发展起来的，兼容HC08系列。S08是2004年左右推出8位MCU，资源丰富，功耗低，性价比很高，是08系列MCU发展趋势，其性能与许多16位MCU相当。MC9S08AW60是低成本、高性能8位微处理器S08家族中的成员，本次课程设计就是以该芯片为基础，来进行嵌入式的设计。 1.2 系统功能 当按下启动键，电子时钟从当前设定值开始走时。按秒刷新，要求在LCD 屏上显示。若按启动键，则时间暂停，再按，时间继续按秒刷新。 时间格式是”时:分:秒”（00：00：00）。通过向通用I/O端口的引脚输入高或低（1或0）电平，作为启动键，对电子钟进行控制——电子钟开始运行、暂停和继续运行。显示数据时，先把要显示的数据送到数据寄存器中，再通过发送寄存器将数据输入要LCD中显示。
Freescale 16 位单片机命名参考规则 MC9 S12Dх256 B хххE(1)(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (1) 表示产品状态，共有MX,XC,PC,KMC,KXC 等5 种。其中MC 表示完全 合格品；XC 表示部分合格品，没有质量保证，用于性能评估的器件；PC 表示 工程测试品；KMC,KXC 则表示样品封装。此外还可以是单个字母M，它表示 一个系列，而非某个具体型号，例如M68HC23A4EVB. (2) 内存类型，9 表示Flash。型号名称含68HC 等的系列中，此部分在68HC 的后面，8 表示EEPROM，7 表示EPROM/OTP，3 表示ROM 型单片机，没有表示掩膜型，其中68HC 表示CMOS，68HSC 表示告诉，68HLC 表示低功耗，68 则是因为历史原因冠名的。 (3) 内核类型，有S12,S08,12(表示内核为CPU12)等。 (4) 产品系列 (5) 内存容量大小的近似值，256 表示内部集成256Kb 的Flash。 (6) Flash 版本标志，反应不同的擦写电压，时间等。 (7) 工作温度范围标志，若无表示0~70℃，I 表示0~85℃，C 表示-40~85℃，V 表示-40~105℃，M 表示-40~125℃。 (8) 封装形式，DW 表示SOIC，FA 表示7mm*7mm QFP，FB 表示10mm*10mm QFP，FE 表示CQFP，FN 表示PLCC，FS 表示CLCC，FT 表示28mm*28mm QFP，FU 表示14mm*14mm 的80 个引脚的QFP，FZ 表示CQFP，B,K,L,P,S 都不是DIP（具体参数不同），PU 表示20mm*20mm TQFP,PV 表示20mm*20mm 112 个引脚的LQFP。 (9) E 表示lead free packaging，即无铅封装。 在（9）之后有些还有一个可选项，例如MC68HC912B32ACFUE8，此处的