作者：乐山师范学院 谢伟 李杰 黄路平
指导教师：张自友 张久华
作品简介
摘要：本文介绍了飞思卡尔智能车系统。本智能车系统以飞思卡尔高性能16 位单片机
MC9S12XS128 为核心，通过用电感检测赛道导线激发的电磁波来引导小车行驶，用编码器
来检测小车的速度。我们使用集成运算放大器进行电磁信号放大，利用二极管倍压整流来
将放大后的电磁信号转换为正比于交流电压信号峰峰值的直流信号，通过AD 采样获得当
前传感器在赛道上的位置信息。速度控制上，我们使用模糊PID 算法进行控制。另外，为
了提高调试的方便性，我们开发了赛道计时系统，利用SD 卡存储信息，并且使用MATLAB、
Ansoft HFSS 进行辅助仿真。
单片机开发平台为CodeWarrior IDE 5.9.0，利用其中的Processor Expert模式进行硬件
初始化，在单片机运用方面取得了非常出色效果。
定程度上反映了高校学生科研水平。本章节详细阐述了智能车系统的研究背景和本智能小
车的系统总体概况。
1.1 大赛介绍
为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，
受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 号文)，由教育部高等自动化专
业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞
赛。该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一
种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以
“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学
校素质教育，培养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条件。
该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定范围内的标准硬软件技术平
台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学
生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的
全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔
的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算
机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。该竞赛规则透明，评价标准客观，
坚持公开、公平、公正的原则，保证竞赛向健康、普及，持续的方向发展。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，得到了教育部相关领导、飞思卡尔
公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30 个省市自治区近300 所高
校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。2008 年起被教育部批准列入国家教学
质量与教学改革工程资助项目中科技人文竞赛之一（教高函[2007]30 号文）。
全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校（包括港、
澳地区的高校）参赛。竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛，各分赛区的优
胜队将参加全国总决赛。每届比赛根据参赛队伍和队员情况，分别设立光电组、
摄像头组、电磁组、创意组等多个赛题组别。每个学校可以根据竞赛规则选报
不同组别的参赛队伍。全国大学生智能汽车竞赛组织运行模式贯彻“政府倡导、
专家主办、学生主体、社会参与”的16 字方针，充分调动各方面参与的积极性。
全国大学生智能汽车竞赛一般在每年的10 月份公布次年竞赛的题目和组织
方式，并开始接受报名，次年的3 月份进行相关技术培训，7 月份进行分赛区竞
赛，8 月份进行全国总决赛。
本次比赛分为光电、摄像头和电磁三个赛题组，在车模中使用透镜成像进行
道路检测方法属于摄像头赛题组，使用电磁信号巡线属于电磁赛题组，除此之
外则属于光电赛题组。本论文主要介绍电磁赛题组的智能车制作。
1.2 系统介绍
本报告中，我们介绍了飞思卡尔智能车软硬件及机械调校、算法方案，详尽
地阐述了我们的思想和创意。本届比赛新增电磁组，在没有以往经验和方案的
前提下，我们独立设计、实验创新，先后解决了赛道电源问题和电磁传感器问
题。而后经过多次数据采集及分析、方案论证、算法实现、试车试验，最终很
好的完成了本车设计。
本智能车系统包含以下几个部分：
1、智能车底盘部分（包括驱动电机、转向舵机、电池等）
2、测速编码器部分
3、磁场传感器部分
4、单片机最小系统及外围模块
5、电源模块
6、BTS7970/BTS7960/BTN7960 电机驱动模块
7、干簧管起跑线检测模块
8、赛道电源
9、赛道记时系统
10、SD 卡、Nokia5110 液晶等辅助调试模块
各个部分模块协同工作。考虑到系统中存在感性负载，存在大电流，我们将
电源模块分工细化，目的在于独立各个模块，降低各个模块之间的干扰和为各
个模块提供充足的电流。系统的整体模块图示如图1.2.1 所示。
在小车制作过程中，我们小组成员摸索传感器设计，试验小车机械结构，涉
猎小车运动控制，先后翻阅了大量书籍资料，大量相关技术报告，体会了从设
计到实现的酸甜苦辣。这些对我们从知识到实践，从感知到认知起到了非常好
的作用。整个过程中，我们组3 个成员独立负责各自任务，努力追求完美；协
同合作，努力做到极致。硬件方面，由于实验室条件有限，只能够用热转印法
制作单面板，我们就一遍一遍测量，一遍一遍布局，努力做到硬件稳定可靠，
最终成功做出稳定可靠，飞线极少的单面系统底板；软件方面，由于没有以往
经验，只能在现有传感器基础上，一次一次改变算法，一次一次更改传感器方
案，传感器也由第一代的2 个演变为后来的8 个、6 个传感器。总之，这个小车、
这份报告凝聚了我们小组的心血，也是我们追求卓越的体现！
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