1、1飞思卡尔智能车（精选 2篇）以下是网友分享的关于飞思卡尔智能车的资料 2 篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。篇一第一章 引言智能车系统涵盖了机械、电子、电气、传感、计算机、自动化控制等多方面知识，一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 智能车竞赛的意义全国大学生智能车大赛和其他竞赛一样，为了培养大学生实践创新能力和团队精神而开展的。该项赛事与全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞2赛齐名，被认定为国家教育部正式承认的第五个大学生竞赛项目。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
2、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。该竞赛以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为指导思想，是以智能汽车为竞赛平台的多学科专业交叉的创意性科技竞赛， 是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科知识，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
3、的学风和团队协作的人文精神2。1.2 智能车竞赛规则参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件，采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单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地3点参加各分赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国总决赛的场地比赛。智能车竞赛有着严格的器材限制规定：1. 须采用统一指定的车模，即 B 型车模，如图 1.4 所示，由北京科宇通博 1第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告科技有限公司提供；图 1. 1 C 型车模2. 须采用飞思卡尔半导
4、体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器；3. 可以使用光电管作为辅助检测手段；4. 如果损毁车模中禁止改动的部件，需要使用相同型号的部件替换；5. 车模改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和 400mm 长5。关于赛场的规定：1. 赛道基本参数（不包括拐弯点数、位置以及整体布局）如下： 赛道路面用专用白色基板制作，在预赛阶段时，跑道所占面积在 5m7m4左右，决赛阶段时跑道面积可以增大； 赛道宽度不小于 50cm； 跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽 25mm。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；第一章 引言 跑道最小曲率半径不小
5、于 50cm； 跑道可以交叉，交叉角为 90； 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； 赛道有一个长为 1m 的出发区，计时起始点两边分别有一个长度 10cm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. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示，在赛场内将安排采用制作实际赛道的材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试5。此外，还有电路器件及控制驱动电路限制：1). 车模控制电路须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、165位 MCU 作为唯一的微控制器。对于摄像头组 16 位 MCU 只能采用9S12XS128 80 脚 QFP 封装也可以选用 16 位
6、DSC 或 8 位 MCU，8 位 MCU 可以使用 2 片） 。2). 除了上述规定的微控制器外不得使用辅助处理器以及其它可编程器件；3). 伺服电机数量不超过 3 个；4). 传感器数量不超过 16 个：CCD 传感器计为 1 个传感器；5). 直流电源使用大赛指定的电池；6). 禁止使用 DC-DC 升压电路直接为驱动电机以及舵机提供动力；7). 全部电容容量和不得超过 2000 微法，电容最高充电电压不得超过 25伏5。1.3 系统总体方案的设计根据竞赛章程规定，使用飞思卡尔公司的 MC9S12XS128单片机为核心控制器，使用 CCD 摄像头拍摄赛道图像，来获得赛车前方赛道的道路信息
7、，经过单片机处理后，来控制车体的移动方向，同时根据光电编码器的测速信号来计算当前赛车的速度，并根据前方赛道信息，进行加减速控6制。本着稳定、简单、高效的设计原则，在将近半年的时间里，我们将小车不断改进，有以下几个特点：3第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告机械方面：竖直安装舵机，提高转向反应速度；采用单杆支架，并降低摄像头位置，降低重心。硬件方面：保证稳定性前提下，尽量减小电路板面积；采用广角摄像头，保证各种 S 弯都能提取到完整的黑线。车模机械结构的改进软件方面：采用动态阈值和边沿检测法提取黑线，保证黑线稳定性；只采用简单的 PID 控制策略，并且基本上不对路型作判断，提高赛车对赛道适应性
8、。车模的机械部分是整辆小车的基础，它代表着硬件架构的稳定性，影响小车行驶的性能，其重要性为小车的所有方面之最。一旦对其进行改动将会影响以后的设计，所以一开始一个良好的机械架构将会节省很多不必要的麻烦。因此，车模的机械性能是我们最优先所考虑的问题。72.1 舵机的安装车模默认的舵机安装位置是横放，转动时出现较多的空位、传动摩擦较大、反应不够灵敏。鉴于此，我们结合上几届的经验，在大赛规则范围内，把舵机位置及其传动部分做了改动。把舵机竖起来放在了车的前方，将舵机头朝后，安装在前悬挂中间。这样的安装方法结构比较紧凑，转动时空位较小。并且我们使用左右等长的转向摇臂，加强其转向能力，提高了舵机的反应速度。
9、具体如图 2.1 所示。5第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图 2.1 舵机的安装2.2 测速编码器的安装这次的 C 型车模有两个电机，所以难点是编码器安装。我们所用的光电编码器体积较大，更是增加了安装的难度。经过多次的尝试后，在实际使用中选定了最终的安装方案，如图 2.2 所示。由于光电编码器的测量齿轮和电机的传动齿轮啮合，这样实际上测量的是电机的转速，它们之间存在一定的误差，但误差较少，对控制算法的影响不大。8图 2.2 编码器的安装2.3 CCD 摄像头的安装为了降低整车重心，需要严格控制 CCD 摄像头的安装位置和重量，我们采用了碳纤维管作为安装 CCD 的主桅，这样可以获得最大的
10、刚度质量比，整套装置具有很高的定位精度和刚度，使摄像头便于拆卸和维修，具有赛场快速保障第二章 车模机械结构的改进能力。由于车模的后部要安装电池，考虑到车的整体重量分布和重心的问题我们把摄像头安装在了小车的前部，重量分布均匀小车在弯道转向时更容易转弯，摄像头的安装如图 2.3 所示。图 2.3 摄像头安装2.4 车轮定位关于车轮定位，其主要定位参数包括：主销后倾、主销内倾、车轮外倾和 前束。本次比赛中的所使用的车模的这四个参数均可调整。各定位参数的作用如下：92.4.1 主销后倾角汽车在车轮偏转后，会产生一回正力矩，纠正车轮的偏转。欲使车模转向灵活，主销后倾角可设定为 0。同时过大的主销后倾角会
11、使转向沉重，由于车7第六届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告模舵机性能偏软，主销后倾角会对转向性能带来不利的影响，但合理后倾会增加知道性能。为增加车的直道性能，主销后倾角为车模原始数值 5；2.4.2 主销内倾角主销内倾角也会使车轮具有自动回正的作用，当转向轮在外力的作用下发生偏转时，由于主销内倾角的原因，车轮连同整个车模的前 部将被抬起一定的高度，当外力消失后，车轮就会在重力作用下，回复到原来 的中间位置。因此主销内倾角也为 3；2.4.3 前轮外倾角前轮外倾角一方面可以在车模重载时减小主销与衬套、轮毂与轴承等处的装配间隙，使车轮接近垂直路面而滑动，同时减小转向阻力， 使车模转向轻便；另一方面
12、还可防止由于路面对车轮垂直反作用力的轴向分力 压向轮毂外端的轴承，减小轴承及其锁紧螺母的负荷，从而增加这些零件的使 用寿命，提高车模的安全性。由于车模用于竞赛，10负载较轻，因此前轮 外倾角设定为 0；2.4.4 前轮前束为了减小由于前轮外倾带来的转向轮的磨损，前轮前束应该与前轮外倾角配合。前轮前束因此设定为 0。综上，为了提高车模的直线性能，对前轮部分进行机械调整。由于有会正力矩，当车模在直线行驶中，直线性能角好，但同时增加了车体的转弯负载，我们又减少了舵机力臂，用来减少舵机负载。第二章 车模机械结构的改进智能汽车整体设计3.1 路径识别的方案设计论证3.1.1 摄像头选择由于对车体的控制方法都是基于对赛道黑线的准确提取与判断上的，所以 对外界信息采集的唯一入口的摄像头传感器选择就显得尤为重要。本次比赛所 选用的摄像头为CCD 摄像头。相比较而言，CMOS 数字摄像头硬件电路相对简单，工作电压低，电流小，功耗小，工作稳定。但是在动态图像的现实中不如 CCD 摄像头清晰，车子在高速情况下，不仅有车子沿赛道延伸方向的速度，还有位置校
