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作者：河北理工大学轻工学院  刘佳杭  侯 宇  齐晓岚

指导教师：刘佳宇  吴宝江

      作品简介

　　摘要

　　本文以第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛为背景，着重研究了智能小车控制系统的的软、硬件结构及设计开发过程。智能车核心控制器采用飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAA高性能16位单片机，单片机开发平台为CodeWarrior IDE 5.0 for XS128，车模采用大赛组委会统一规定的四轮驱动高仿真车模。
       本文介绍了智能小车控制系统的软件和硬件设计及全部开发过程。整个系统包含了对车模机械的改造和设计、硬件电路的设计和试验、程序算法的制定和优化等方面。车模机械部分由上、下两排激光传感器构成，上排激光传感器作为循迹传感器，下排激光传感器用于识别上坡和识别起跑线，同时下排传感器也作为车子姿态的一个基准，用来修正摇头舵机的积累误差。智能车以MC9S12XS128MAA作为核心控制器实现对上、下排传感器的切换控制。整个系统利用上、下排激光管反射回来的激光强弱判断是白色跑道区域还是黑线，然后将其所采集的信号转换为高低电平传送给主控芯片，速度方面采用一个500线增量式光电编码器来实时反馈脉冲，利用单片机的脉冲累加器采集速度。最后主控芯片MC9S12XS128综合激光采集的路面信息和编码器采集的速度信息，利用PID算法实现上排摇头舵机的转角、转向舵机的转角控制及电机的调速。
       经实际场地测试，该系统可以很好的适应大、小“S”弯，蛇形弯，“十”字交叉大回环，坡道等不同类型的赛道。在实际 米的测试赛道中，速度可达到2.85M/S。

关键词：飞思卡尔智能车，MC9S12XS128MAA单片机，激光传感器，摇头舵机，光电增量式编码器，PID算法

第一章 绪 论
1.1引言
全国大学生智能汽车竞赛是教育部、财政部资助的大学生竞赛项目之一。竞赛由高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，清华大学承办，飞思卡尔半导体公司协办，已成功举办四届。比赛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，旨在培养大学生对知识的把握和创新能力，以及从事科学研究的能力。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，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，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。
在上一届比赛经验的基础上，本届比赛继续沿用激光传感器技术，但是由于大赛车模的更换，导致车模型的参数发生变化，所以激光发射管和接收管的选择变得尤为重要。并对机械电路进行了重新的调整和设计，更加的可靠稳定。
1.2模型车设计主要思路
模型车机械部分改装主要涉及随动舵机选择与安装，底盘降低技术，底盘加固技术等。
随动舵机的选择与安装：本车将采用单片机控制舵机摆头从而使一排激光头的光点中心恰好处于赛道的黑线上，实现时刻跟踪黑线，不会出现丢线的情况。底盘降低技术主要是将减震去掉，并通过改用其它支撑杆实现模型车的减震作用。通过该技术，成功的将车底盘降低2cm。由于模型车的底盘较软，当模型车处于高速运行时，可能导致车模的轻微变形，从而使车模在转弯时难以控制。因此，通过对车模底部加装一贯穿整个车模的铝片进行底盘加固，成功的解决了该问题。
模型车的电路部分设计包括单片机最小系统电路、电源电路、电机驱动电路、传感器调制发射电路和接收电路等。

全文请访问：河北理工大学轻工学院-飞思嘉杭技术报告.pdf