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1、智能汽车模型设计与制作,吴振宇,“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛简介,以自动导航技术、汽车电子技术为背景 涉及机械、电子、自动控制、计算机、模式识别等多个学科 以飞思卡尔公司16位单片机S12为核心控制器 根据原理不同分为光电组和摄像头组进行比赛,使用摄像头的智能车（视频）,使用光电管的智能车（视频）,“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛规则,赛道规格： 赛道路面用专用白色基板制作，宽度不小于600mm，跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm。 赛道由弯道和直道组成，弯道曲率半径不小于500mm，形状可能由任意弧组合而成。,“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛规则,赛车运行规则： 赛车可在600mm宽
2、的赛道内任意行驶，可自行优化行驶轨迹，达到最优路径。但赛车有两个轮胎同时离开跑到则认为违例，按冲出赛道处理,“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛规则,附加要求： 赛道直线部分可以有坡度在15之内的坡面道路，包括上坡与下坡道路。 赛道中有交角为90的交叉线。另有形状类似的起始线。赛车必须能准确识别起始线并在完整跑完1或2圈后自动停下，否则将受到一定罚分。,关于S12系列单片机（MC9S12DG128为例）,飞思卡尔公司推出的面向汽车电子应用的16位单片机 内置16通道10位高速AD转换器 强大的ECT增强型定时器模块，提供输入捕捉、输出比较、脉冲计数、减计数器等丰富的时钟/计数功能,关于S12系列单片机（
3、MC9S12DG128为例）,内置多个SCI、SPI串行通信收发器 内置8路8位或4路16位PWM产生电路 高达89个可用IO 内置锁相环，可工作于高达64MHz的内部总线频率,整体系统框图,S12系列单片机最小系统硬件的设计,S12系列单片机时钟部分设计,S12系列单片机复位电路,S12系列单片机BDM接口,S12系列单片机SCI-RS232电平转换电路,S12系列单片机的开发环境Codeworrior,debug,编译,S12系列单片机的调试环境Hiwave,源代码窗口,变量监视窗口1,汇编代码窗口,寄存器监视窗口,内存监视窗口,调试命令窗口,变量监视窗口2,使用摄像头的智能车技术简介,摄
4、像头的选型 模拟类摄像头： 输出全电视信号，使用LM1881分离出行同步、场同步信号，使用片内或外置AD或比较器进行图像采集，由单片机进行后期处理，从图像中分离出赛道信息，决策出车模的速度和转角。 优点：工作稳定、分辨率高、价格低廉 缺点：外围电路复杂，采集方法复杂,LM1881行场同步分离电路,使用摄像头的智能车技术简介,摄像头的选型 数字类摄像头（以OV6620为例）： 内置高速AD转换器，按设定格式输出数字图像。使用简单，无需多余的外围电路，单片机可以直接接收到图像信息进行处理 优点：使用简单，速度快 缺点：价格昂贵，容易损坏，工作不稳定,OV6620数字摄像模块（c3088）简介,使用
5、光电管的智能车技术简介,使用光电管预测赛道信息的基本原理： 黑色和白色对光线的反射能力不同 具体实现方法： 使用反射式发射接收对管，由发射管发射光波，判断接收管接受到光的强度 需注意的问题：发射的光波最好避开可见光频段，如红外光等，可避免环境光的干扰。如使用可见光，应使发射强度明显高于环境光强，如使用激光，以区别环境光线。也可使用调制发射的方法来克服环境干扰,使用光电管的智能车技术简介,光电管接收方式的分类： 模拟式：直接采集接受管的电压，根据电压值判断黑白线。此方法准确度较低，操作困难，但可以大大提高反射式接收管的预测距离 数字式：使用比较器根据事先设定的阈值用硬件判断黑白线，单片机直接得到
6、数字信号，且准确度较高，不易出错。缺点是数字式预测距离有限，距离大时将严重影响其精度。 可以结合以上两种方式判断赛道信息,采集接收管模拟电压的电路,迟滞比较器应用电路,电机控制方法简介,本车模使用组委会规定的微型直流电机，它是牵引车模运动的唯一动力源。 通常使用H桥作为电机驱动电路，可实现正转、反转与调速功能。 需使用PWM信号控制H桥给电机调速。,H桥驱动电机原理,H桥驱动电机原理-正反转,TD340+MOSFET构成的H桥,专用H桥MC33886,PWM技术原理简介,通过改变H桥某一路的导通时间来改变加载在电机两侧的平均电压，从而即可达到调节电机出力的目的,Vd=10%Vs Vd=50%Vs Vd=90%Vs,舵机控制方法简介,本车模使用组委会规定的舵机S3010作为车模的转向装置。额定工作电压为46V。工作电流约100mA，堵转电流很大，可能损坏舵机。 S3010采用周期为20ms左右的pwm信号控制其转角。 舵机转角和pwm占空比近似呈线性关系，可通过试验测定比例系数,速度检测部分硬件,
