飞思卡尔摄像头硬件设计
基于MC9S12XSl28单片机的智能循迹小车的硬
件设计
时间：2010-03-24 14:10:29 来源：现代电子技术作者：段颖康西安北方华山机电有限公司
摘要：给出了一种基于MC9S12XSl28单片机的智能模型车硬件系统的设计方法，该系统的核心控制器采用MC9S12XSl28芯片，并采用数字摄像头0V6620采集路面信息，电机驱动模块则采用MC33886 H桥芯片。整个系统根据对所采集图像信息的分析和处理来控制舵机转向并调整后轮驱动电机的速度，从而实现小车自动循迹的功能。
关键词：智能车；MC9S12XSl28单片机；自动循迹；摄像头；OV6620
O 引言
智能车辆作为智能交通系统的关键技术之一，是许多高新技术综合集成的载体。它体现了车辆工程、人工智能、自动控制及计算机技术于一体的综合技术，是未来汽车发展的趋势。本自动循迹小车系统采用数字摄像头0V6620来采集路面信息，核心控制器MC9S12XSl28则可分析和处理图像数据，识别道路中央黑色引导线。另外，控制器还可根据道路前方黑色引导线距车体中心线之间的偏差送出控制信号给转向舵机和电机驱动模块MC33886，进而控制小车，以实现快速稳定的循迹行驶。
1 系统硬件总体架构
整个系统可以构成一速度闭环控制系统，其总体框图如图1所示。
图中，RS232模块用于向PC机上传图像采集数据，车速检测采用欧姆龙公司的
E6A2CS3C旋转编码器来检测后轮驱动电机速度。
2 核心控制板设计
本系统的核心控制板实质上是MC9S12XSl28的最小硬件系统。它由时钟晶振电路、BDM 接口电路、复位电路、MC9S12XSl28芯片、滤波电感、电容及接插件等构成。
另外，可用BDM(背景调试模块)来向目标板下载程序。以将MC9S12XSl28内部
128KBFLASH中的程序擦除，这是BDM的编程功能。通过单片机只需用一个6针插头将信息引出并和BDM调试器连接。其中BKGD是背景调试引脚。它可采用自定义协议并通过BDM调试工具进行单线双向通信，从而进行实时在线调试。
3 外围接口和驱动电路板设计
3．1 电源管理模块
整个系统中各模块的电压分配如图2所示。其中充电电池的7．2 V电压经LM2940-5．0模块转换后，可产生5 V电压分别供给MC9S12XSl28单片机和RS232电平转换芯片、
OV6620摄像头模块和光电耦合器件6N137，同时给核心控制器的MC9S12XSl28单片机单独进行5 V供电以防干扰。单片机和MC33886电机驱动模块之间则通过光电耦合器件进行连接。电池的7．2 V电压则直接供给E6A2CS3C光电编码器、舵机和MC33886驱动模块。其电源管理模块电路如图3所示。
3．2 OV6620图像采集模块
OV6620摄像头模块采用OV6620彩色数字CMOS图像传感器，其图像是NAL制，一帧图像为356x292像素，数据格式为YCrCb4：2：2，GRB4：2：2和raw GRB。内部的I2C可编程用来调整摄像头的参数(如最大灰度、对比度、曝光率控制等)，其本质是SCCB 协议的寄存器写入。本设计采用默认模式，OV6620摄像头模块和MC9S12XSl28单片机的引脚连接图如图4所示。其中：Y0-Y7为灰度信号输出引脚。由于本系统只需识别道路中黑线，故只需提取数据格式为YCrCb4：2：2中的亮度信号Y。灰度信号Y0-Y7则可送给MC9S12XSl28单片机的B口。
SCCB协议写入的数据信号引脚SDA和数据时钟引脚SCL分别连接MC9S12XSl28单片机的SCI接口的PS0、PSl引脚。
采集图像数据的时钟控制信号FODD(奇偶场同步信号)、HREF(行中断信号)、VSYN(场中断信号)分别接单片机中ECT。(增强型捕捉定时器)模块中的PTl、PT2、PT6引脚。利用增强型捕捉定时器模块的输入捕捉功能，每个通道可以拥有单独的中断向量，各通道分别设置成不同的触发极性，以满足HREF(行中断信号)要通过下降沿捕捉及VSYN(场中断信号)要通过上升沿捕捉的要求。像素同步信号PCLK被忽略的原因是因为MC9S12XSl28单片机采集图像的速度比CMOS的图像输出慢。
通过VTO模拟图像输出引脚可以外接监视器来查看采集图像的质量。
3．3 电机驱动模块
驱动电机控制选用MC33886 H桥电机驱动芯片，其整个驱动电路如图5所示。在此应用中，MC33886的作用是将恒定的直流电源电压(电池电压)调制成频率一定、宽度可变的PWM脉冲电压序列，从而改变输出平均电压的大小。为了增强驱动电机的能力，可将两片MC33886并联。而为了提高控制精度，则可将MC9S12XSl28单片机内部的PWM2和PWM3两个通道8位寄存器级联成16位寄存器，并从PWM3通道输出脉冲。同理。可将PWM4和PWM5两个通道8位寄存器也级联成16位寄存器，也从PWM5通道输出脉冲，
PWM2和PWM3通道与引脚PP3和PP5复用，MC9S12XSl28单片机的PP3和PP5引脚
输出的PWM脉冲经器件6N137光耦隔离后，通过信号INl和IN2进入MC33886 H桥输入端，MC33886 H桥输出端OUTl和OUT2分别接电机电枢两端，从而控制电机的四象限运行。
3．4 车速检测模块
为了构成闭环系统，需要检测小车速度。本系统中的反馈通道中采用了欧姆龙公司的增量型旋转编码器E6A2CS3C，并采用五线制(三根脉冲线，2根电源线)，分辨率为200P／R。由于只测量车速，故只需3线，即棕色线(7．2 V电压)、黑色线(A相输出脉冲)和蓝色线(接地)，其中黑色线(A相输出脉冲)引入单片机PT0引脚，以统计脉冲个数，获取电机速度。车速检测模块的接线如图6所示。
3．5 舵机模块
本设计采用的是Futaba S3010型号的舵机，其接线如图7所示。该舵机实质上是一个位置随动系统，它由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路组成，通过内
部位置反馈，可使它的舵盘输出转角正比于给定控制信号，这样，在负载力矩小于其最大输出力矩的情况下，它的输出转角就会正比于给定的脉冲宽度。Futaba S3010型号舵机的接口是三根线，黑线(接地)、红线(电源线)和白色线(控制信号线)。为了提高舵机的响应速度，一般选择最大的工作电压7．2 V，并将单片机内部PWM0和PWMl两路8位输出级联成一个16位PWM输出，然后从PWMl通道输出脉冲。同时由于PWMl通道和引脚PPl复用，因此，引脚PPl便可输出控制脉冲给舵机。
4 结束语
本文介绍了黑线循迹智能车的硬件系统实现方法，实践证明，该车自动循迹效果好，响应速度快，在规定的赛道上能跑出20秒的好成绩，从而证明了该系统硬件设计的正确性
飞思卡尔单片机编程
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;
飞思卡尔MC9S12XS128技术手册翻译AD
飞思卡尔MC9S12XS128技术手册（AD转换部分） 英文资料:飞思卡尔MC9S12XS256RMV1官方技术手册 1.1 XS12系列单片机的特点 XS12系列单片机特点如下： ·16位S12CPU —向上支持S12模糊指令集并去除了其中的MEM, WAV, WAVR, REV, REVW 五条指令； —模块映射地址机制（MMC）； —背景调试模块（BDM）； ·CRG时钟和复位发生器 —COP看门狗； —实时中断； ·标准定时器模块 —8个16位输入捕捉或输出比较通道；； —16位计数器，8位精密与分频功能； —1个16位脉冲累加器； ·周期中断定时器PIT —4具有独立溢出定时的定时器； —溢出定时可选范围在1到2^24总线时钟； —溢出中断和外部触发器； ·多达8个的8位或4个16位PWM通道 —每个通道的周期和占空比有程序决定； —输出方式可以选择左对齐或中心对其； —可编程时钟选择逻辑，且可选频率范围很宽； ·SPI通信模块 —可选择8位或16位数据宽度；
—全双工或半双工通信方式； —收发双向缓冲； —主机或从机模式； —可选择最高有效为先输出或者最低有效位先输出； ·两个SCI串行通信接口 —全双工或半双工模式 ·输入输出端口 —多达91个通用I/O引脚，根据封装方式，有些引脚未被引出； —两个单输入引脚； ·封装形式 —112引脚薄型四边引线扁平封装（LQFP）； —80引脚扁平封装（QFP）； —64引脚LQFP封装； ·工作条件 —全功率模式下单电源供电范围3.15V到5V； —CPU总线频率最大为40MHz —工作温度范围–40 C到125 C 第十章模拟—数字转换 10.1 介绍 ADC12B16C是一个16通道，12位，复用方式输入逐次逼近模拟—数字转换器。 ATD的精度由电器规格决定。 10.1.1 特点 ·可设置8位、10位、12位精度 ·在停止模式下，ATD转换使用内部时钟 ·转换序列结束后自动进入低耗电模式 ·可编程采样时间 ·转化结果可选择左对齐或右对齐
飞思卡尔智能车摄像头组freescale程序代码
extern int left,w,top,h; extern HDC m_hdc; CBrush brush3(RGB(0,255,0)); CBrush brush4(RGB(255,0,0)); CBrush brush5(RGB(255,255,0)); #else #include
2011飞思卡尔问题官方回答汇总(1)
所属赛区： 华南赛区 提问时间： 2010年11月16日 18:22:33 问题标题： A 车模问题 问题内容： 如老师所言，A 车模在承轴等一些小方面做了改动，那以前买的A 车模能不能用于参加第六届的比赛？ 回 答： 可以。秘书处 队伍名称： 风之子 所属赛区： 华北赛区 提问时间： 2010年11月24日 20:38:55 问题标题： 去年车模 问题内容： 请问去年的B 型车模能参赛吗？能的话，能参加哪个组别的？ 回 答： 去年B 型车模由于质量不稳定，今年已经取消该车莫，所以今年 不能参加比赛了。而规定使用新型的B 型车模。 队伍名称： 光电一队 所属赛区： 华东赛区 提问时间： 2010年12月03日 16:56:39 问题标题： 禁止使用D C -D C 升压电路直接为驱动电机以及舵机提供动力 问题内容： 规则的这句话是什么意思，舵机可不可以用开关稳压芯片供电？ 谢谢。 回 答： 规定禁止使用D C -D C 升压电路为点电机和舵机供电指的是电机和 舵机的供电电压不得高于电池的电压（7.2V ）。 舵机可以使用开 关降压稳压电路供电。 队伍名称： 追风队 所属赛区： 西部赛区 提问时间： 2010年12月03日 22:21:53 问题标题： C 车模 问题内容： 请问C 车模的电机的电压，电流等参数是多少啊？我们好准备。 谢谢！ 回 答： C 型车模的电机（马达）参数如下： 额定工作电压：7.2V ，最大工作电压 9.6V 最大效率点： 电流：0.679A ,转速：13050p r m 最大功率点： 电流1.537A ，转速：8044 堵转电流：2.916A C 型车模马达到后轮的传动比为7.46
飞思卡尔智能车竞赛新手入门建议
每年都会有很多新人怀着满腔热情来做智能车，但其中的很多人很快就被耗光了热情和耐心而放弃。很多新人都不知道如何入手，总有些有劲无处使的感觉，觉得自己什么都不会，却又不知道该干什么。新人中存在的主要问题我总结了以下几点： l缺乏自信，有畏难情绪 作为新人，一切都是新的。没有设计过电路，没有接触过单片机，几乎什么都不会。有些新人听了两次课，看了两篇技术报告，就发现无数不懂不会的东西，于是热情在消退，信心在减弱。这些都是放弃的前兆。殊不知，高手都是从新人过来的，没有谁天生什么都会做。一件事件，如果还没开始做，就自己否定自己，认为自己做不到，那么肯定是做不到的。 l习惯了被动接收知识，丧失了主动学习的能力。 现在的学生大多从小习惯了被灌输知识，只学老师教的，只学老师考的。殊不知一旦走向社会，将不再有老师来教，不再有应付不完的考试。做智能车和传统的教学不同，学生将从被动学习的地位转变为主动学习。就算有指导老师，有指导的学长，但也都处于被动地位，往往都不会主动来教。有的学生一开始就没有转变思想，还希望就像实验课一样，老师安排好步骤1，2，3……，然后自己按照老师安排好的步骤按部就班的完成。这样的学生，往往都丧失了提出问题和分析问题的能力，只是一个应付考试的机器。要知道，解决问题的第一步是提出问题，如果总等着别人来教，那么问题永远会挡在你面前。 l缺乏团队精神和合作意识 智能车比赛是以团队的形式参赛，只依靠个人能力单兵作战就能取得好成绩的是很少很少的。当今社会，任何人的成功都离不开身后的团队的支撑。智能车是一个很复杂的系统，电路、机械、传感器、单片机、底层驱动、控制算法……。如果所有的任务都是一个人去完成，固然锻炼了自己，但想做的很好却很不现实。很多新人，来到实验室，来到一个陌生的环境和团队，连向学长请教，和同学交流的勇气都没有，又如何融入团队呢。除了要主动融入团队，还要培养自己的团队意识。团队精神往往表现为一种责任感，如果团队遇到问题，每个人都只顾自己，出了错误，不想着解决问题，而是互相推诿埋怨。这样的团队，肯定是无法取得好成绩的。 l缺乏耐心和细心的精神 其实把一件事做好很简单，细心加上耐心。不细心就想不到，没有耐心，即使想到了也做不到。做事怕麻烦，将就，说白了就是惰性在作祟。明明可以把支架做的更轻更漂亮，明明可以把程序写的更简洁，明明可以把电路设计得更完善……。其实，每个人都有很大潜力，如果不逼自己一次，你永远不知道自己的潜力有多
第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛背景介绍概要
第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛 背景介绍 全国大学生智能汽车竞赛于2005年11月正式启动,去年的第一届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛共有来自全国59所大学的112支队伍参加。今年,第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛将规模扩大到全国超过100所院校,参赛队将近240支,并在全国分成五个赛区进行预赛,各区按照参赛队数量根据一定比例选拔出共76支队参加8月底在上海交通大学进行的全国总决赛。比赛将决出特等奖、一等奖和二等奖等奖项若干名。 该项竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养而设立的。旨在进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识;培养硕士生从事科学和技术研究能力,知识和技术创新能力。 全国大学生智能汽车竞赛与已在全国举办的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等专业竞赛不同,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。教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛;高等学校自动专业教学指导分委员会决定飞思卡尔半导体公司为协办单位,赛事冠名为“飞思卡尔杯”。第二届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛分赛区和决赛的承办院校从自愿报名的院校中竞争选拔产生。 竞赛组委会成员 “飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛组织委员会由高等学校自动化专业教学指导分委员会主任委员吴澄院士任主任委员,教育部高等教育司张尧学司长、飞思卡尔高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme先生、飞思卡尔高级副总裁兼亚太区主席姚天丛先生、清华大学副校长汪劲松教授、高等学校自动化专业教学指导分委员会副主任委员申功璋教授任副主任委员。 参赛队组成
飞思卡尔 智能车舵机控制
智能车的制作中,看经验来说,舵机的控制是个关键.相比驱动电机的调速,舵机的控制对于智能车的整体速度来说要重要的多. PID算法是个经典的算法,一定要将舵机的PID调好,这样来说即使不进行驱动电机的调速(匀速),也能跑出一个很好的成绩. 机械方面: 从我们的测试上来看,舵机的力矩比较大,完全足以驱动前轮的转向.因此舵机的相应速度就成了关键.怎么增加舵机的响应速度呢?更改舵机的电路?不行,组委会不允许.一个非常有效的办法是更改舵机连接件的长度.我们来看看示意图: 从上图我们能看到,当舵机转动时,左右轮子就发生偏转.很明显,连接件长度增加,就会使舵机转动更小的转角而达到同样的效果.舵机的特点是转动一定的角度需要一定的时间.不如说(只是比喻,没有数据),舵机转动10度需要2ms,那么要使轮子转动同样的角度,增长连接件后就只需要转动5度,那么时间是1ms,就能反应更快了.据经验,这个舵机的连接件还有必要修改.大约增长0.5倍~2倍. 在今年中,有人使用了两个舵机分别控制两个轮子.想法很好.但今年不允许使用了.
接下来就是软件上面的问题了. 这里的软件问题不单单是软件上的问题,因为我们要牵涉到传感器的布局问题.其实,没有人说自己的传感器布局是最好的,但是肯定有最适合你的算法的.比如说,常规的传感器布局是如下图: 这里好像说到了传感器,我们只是略微的一提.上图只是个示意图,意思就是在中心的地方传感器比较的密集,在两边的地方传感器比较的稀疏.这样做是有好处的,大家看车辆在行驶到转弯处的情况: 相信看到这里，大家应该是一目了然了，在转弯的时候，车是偏离跑道的，所以两边比较稀疏还是比较科学的，关于这个，我们将在传感器中在仔细讨论。 在说到接下来的舵机的控制问题，方法比较的多，有人是根据传感器的状态,运用查表法差出舵机应该的转角,这个做法简单,而且具有较好的滤波"效果",能够将错误的传感器状态滤掉;还有人根据计算出来的传感器的中心点(比
摄像头组-北京邮电大学-北邮摄像头一队-智能车技术报告-华北赛区
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技术报告 学校：北京邮电大学 队伍名称：北邮摄像头一队 参赛队员：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师：高荔
技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师签名： 日期：
目录 第一章设计概览 (4) 1 设计概述 (4) 1.1 整车设计思路 (4) 1.2 车模整体造型 (4) 图1.2车模整体造型 (5) 第二章硬件设计 (6) 2 硬件设计 (6) 2.1 机械结构 (6) 2.1.1舵机改装 (6) 2.1.2电池固定 (6) 2.1.3电机定位 (7) 2.1.4底盘固定 (7) 2.1.5差速调节 (7) 2.2 硬件电路 (7) 2.2.1电源设计 (7) 2.2.2电池电压检测模块 (8) 2.2.3驱动电路设计 (9) 2.3 摄像头选型 (9) 第三章系统软件设计 (10) 3 软件设计 (10) 3.1 程序整体设计 (10) 3.2 图像提取与处理 (11) 3.3 控制策略 (13) 3.3.1整体控制 (13) 3.3.2PID算法的引入与改进 (13) 3.3.3增量式or位置式 (15) 第四章调试工具 (16) 4 调试工具 (16) 第五章总结 (17) 5 总结 (17) 第六章车模参数 (18) 6 车模规格 (18) 参考文献 (18) 附录 (19)
基于摄像头的最佳道路识别及赛车控制算法 飞思卡尔
基于摄像头的道路识别及赛车控制算法 杨运海周祺吕梁 摘要：本文探讨了摄像头在智能车道路识别中的应用，并提出了一种通用的控制算法。在准确采集图像的基础上，利用临近搜索法对有效道路信息进行快速提取，通过分析赛道信息，计算出赛道黑线的走向趋势及赛车当前位置。在充分考虑当前和过去的赛道信息的基础上，对赛道类型进行判断及分类。在综合考虑赛道类型，黑线走向及车当前位置，对舵机的转向和电机的速度进行精确控制。 关键词：图像采集；临近搜索；转向控制，速度控制 1．概述 在飞思卡尔智能车汽车比赛中，路径识别方法主要有两大类，一类是基于红外光电传感器，令一类是基于摄像头。通常，红外光电传感器安装灵活，原理简单，可靠性好，不易受环境光干扰，因而得到了广泛应用，但其对前方道路的预判距离非常有限，不适宜赛车高速行驶。另一类是基于摄像头，与光电传感器相比，其优点非常明显，能提前获取大量前方道路信息，有利于实现赛车的最优控制。但其缺点是图像采集要求有高的AD转换频率，图像处理算法复杂度高，且容易受环境光的干扰。考虑到摄像头的优点远大于其缺点，因此选择了摄像头。以下是摄像头的工作流程图： 图B-1 摄像头工作流程
摄像头控制赛车行驶方案有三大模块：图像采集、赛道信息提取、转向和速度控制。 2．图像采集 考虑到S12的运算能力，我们采用了黑白制式、320*240的CMOS单板摄像头。摄像头出来的是模拟信号，每秒有50场图像，场之间有场消隐信号，行之间有行消隐信号，经过lm1881分离后，可得到场同步信号和行同步信号，作为行中断信号。由于行中断中要采集该行的信号，对时间要求很严格，其中断优先级应比普通中断的优先级高，因此我们选择IRQ作为行同步信号输入口，PT0作为场信号输入口。此外，为保证图像不丢失，我们仅对场信号的下降沿进行捕捉。 图B-2 摄像头视频信号 按照目前车的刹车时的加速度，我们选定图像拍摄最远处为前方1米就足以对速度做出了控制。考虑到前轮到前方20cm为摄像头的盲区，故有效拍摄范围为0.8m，为了保证不丢失起跑线，每2.5cm至少拍摄一行，故一幅图像至少采集32行。为了稳妥起见，我们选择了ROW=45行。摄像头最前方拍摄的宽度为80cm，而黑线宽度为2.5cm，故一行至少采集32，为了稳妥起见，一行采集的点数定为COL=45个点。 正常情况下，S12的AD频率不能超过2M，转化一个点需要14个周期，如果不超频，一行将只能采集8个点（24M主频时）。将分频系数设为0，此时AD 频率为12M。在行采集过程中，我们通过查询方式来判断AD是否转换完成，并对AD转换时间进行了记录，发现记录到的时间恰是期间指令执行一次的时间，这表明，影响一行采集的点数已不是AD的频率，而是执行指令的时间，因此采集过程中不需要查询A TDSTA T0的标志位，只需要通过执行一定数量的NOP空操作指令延时即可。例如采集47个点需要时，每个点的时间间隔是53us/47=1.125us，对应的指令周期数为1.125*24=27。通过反编译知读写等指令本身有13个指令周期，故令加14个NOP指令即可实现。 由于摄像头的角度关系，拍摄是不均匀的，而是前方疏，近处密。为了保证采集的均匀，采集的行之间间隔的行数就不能相同。摄像头的有效行数为285行左右，具体关系如下表： 行采集计数器line 摄像头行计数器row 备注 0 0 每3行采集一行
飞思卡尔智能车电机资料
3.1.6驱动电机介绍 驱动电机采用直流伺服电机，我们在此选用的是RS-380SH型号的伺服电机，这是因为直流伺服电机具有优良的速度控制性能，它输出较大的转矩，直接拖动负载运行，同时它又受控制信号的直接控制进行转速调节。在很多方面有优越性，具体来说，它具有以下优点: (1)具有较大的转矩，以克服传动装置的摩擦转矩和负载转矩。 (2)调速范围宽，高精度，机械特性及调节特性线性好，且运行速度平稳。 (3)具有快速响应能力，可以适应复杂的速度变化。 (4)电机的负载特性硬，有较大的过载能力，确保运行速度不受负载冲击的 影响。 (5)可以长时间地处于停转状态而不会烧毁电机，一般电机不能长时间运行于 停转状态，电机长时间停转时，稳定温升不超过允许值时输出的最大堵转转矩称为连续堵转转矩，相应的电枢电流为连续堵转电流。 图3.1为该伺服电机的结构图。图3.2是此伺服电机的性能曲线。 图3.1 伺服电机的结构图
图3.2 伺服电机的性能曲线 3.1.7 舵机介绍 舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原理是：控制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。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。一般舵机的控制要求如图3.3所示。图3.4为舵机的控制线。
飞思卡尔智能车竞赛策略和比赛方案综述
飞思卡尔智能车竞赛策略和比赛方案综述 一、竞赛简介 起源： “飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。 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。因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。 该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，自2006年首届举办以来，成功举办了五届，得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、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200余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。2008年第三届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9个科技人文竞赛之一（教高函[2007]30号文，附件2），2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。 分赛区、决赛区比赛规则 在分赛区、决赛区进行现场比赛规则相同，都分为初赛与决赛两个阶段。在计算比赛成绩时，分赛区只是通过比赛单圈最短时间进行评比。决赛区比赛时，还需结合技术报告分数综合评定。 1．初赛与决赛规则 1）初赛规则 比赛场中有两个相同的赛道。 参赛队通过抽签平均分为两组，并以抽签形式决定组内比赛次序。比赛分为两轮，两组同时在两个赛道上进行比赛，一轮比赛完毕后，两组交换场地，再进行第二轮比赛。在每轮比赛中，每辆赛车在赛道上连续跑两圈，以计时起始线为计时点，以用时短的一圈计单轮成绩；每辆赛车以在两个单轮成绩中的较好成绩为赛车成绩；计时由电子计时器完成并实时在屏幕显示。 从两组比赛队中，选取成绩最好的25支队晋级决赛。技术评判组将对全部晋级的赛车进行现场技术检查，如有违反器材限制规定的（指本规则之第一条）当时取消决赛资格，由后备首名晋级代替；由裁判组申报组委会执委会批准公布决赛名单。 初赛结束后，车模放置在规定区域，由组委会暂时保管。
第四届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛
比赛规则与赛场纪律 参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模套件，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、动力电机驱动、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，于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。参赛队伍之名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主，技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。大赛分为光电与摄像头两个赛题组，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，除此之外则属于光电赛题组。 竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛。在实际可操作性基础上力求公正与公平参与。秘书处将邀请独立公证人监督现场赛事及评判过程。 一、器材限制规定 1. 须采用统一指定的车模，细节及改动限制见附件一； 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。有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二； 3. 参加光电赛题组中不允许传感器获取道路图像信息进行路径检测，参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段. 其他事项 ?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； ?车模改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长。 二、有关赛场的规定 1. 赛道基本参数（不包括拐弯点数、位置以及整体布局）见附件三； 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； 三、裁判及技术评判 竞赛分为分赛区和全国总决赛两个阶段。其中全国总决赛阶段是在竞赛组委会和秘书处指导下，由决赛承办学校成立竞赛执行委员会，下辖技术租、裁判组和仲裁委员会，统一处理竞赛过程中遇到的各类问题。 所有竞赛组织委员会工作人员，包括技术评判组及现场裁判组人员均不得参与任何针对个别参赛队的指导或辅导工作（提供微控制器培训除外），不得泄
飞思卡尔智能车技术报告
第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 学校： 队伍名称： 参赛队员： 带队教师：
关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日期： 摘要 随着现代科技的飞速发展，人们对智能化的要求已越来越高，而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业，
汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。同时，汽车生产商推出越来越智能的汽车，来满足各种各样的市场需求。本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景，主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。 机械硬件方面，采用组委会规定的标准 A 车模，以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心，其他功能模块进行辅助，包括：摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等，来完成智能车的硬件设计。 软件方面，我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程，使用增量式PD 算法控制舵机，使用位置式PID 算法控制电机，从而达到控制小车自主行驶的目的。 另外文章对滤波去噪算法，黑线提取算法，起止线识别等也进行了介绍。 关键字：智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试 第一章引言 飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商，一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的
飞思卡尔智能车各模块原理及元器件
飞思卡尔智能车各模块原理及元器件 在准备比赛的过程中，我们小组成员经过分析讨论，对智能车各模块的元器件使用方面做如下说明： 1、传感器模块： 路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。 光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD 摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的，我们使用11个TK-20型号的光电传感器。 2、驱动模块： 驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。电机驱动电路可以用MC33886驱动芯片或者用MOS管搭建H桥驱动电路。 MC33886体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。采用MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。所以我们选择了用MOS管搭建H桥驱动电路。 3、电源模块： 比赛使用智能车竞赛统一配发的标准车模用7.2V 供电，而单片机系统、路径识别的光电传感器、光电码编码器等均需要5V电源，伺服电机工作电压范围4V到6V（为提高伺服电机响应速度，采用7.2V 供电），直流电机可以使用7.2V 蓄电池直接供电，我们采用的电源有串联型线性稳压电源（LM2940、7805等）和开关型稳压电源（LM2596）两大类。对于单片机，选用LM2940-5单独对其进行供电；而其它模块则需要通过较大的电流，利用LM2940-5和LM2596-5对控制系统和执行部分开供电，可以有效地防止各器件之间发生干扰，以及电流不足的问题，使得系统能够稳定地工作。 4、测速模块： 为了使得模型车能够平稳地沿着赛道运行，除了控制前轮转向舵机以外，还需要控制车速，使模型车在急转弯时速度不要过快而冲出跑道，在直道上以较快的速度行驶。器件有霍尔传感器和光电编码器。 霍尔传感器是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。我们需使用一个光电编码器。 小组成员：程辉章俊孙耀龙
飞思卡尔智能车大赛技术报告
第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛光电组技术报告 学校：中北大学 伍名称：ARES 赛队员：贺彦兴 王志强 雷鸿 队教师：闫晓燕甄国涌
关于技术报告和研究论文使用授权的说明书本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日期：2014-09-15日
摘要 本文介绍了第九届“飞思卡尔杯全国大学生智能车大赛光电组中北大学参赛队伍整个系统核心采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128MAA ，利用TSL1401线性CCD 对赛道的行扫描采集信息来引导智能小车的前进方向。机械系统设计包括前轮定位、方向转角调整，重心设计器件布局设计等。硬件系统设计包括线性CCD传感器安装调整，电机驱动电路，电源管理等模块的设计。软件上以经典的PID算法为主，辅以小规Bang-Bang 算法来控制智能车的转向和速度。在智能车系统设计开发过程中使用Altium Designer设计制作pcb电路板，CodeWarriorIDE作为软件开发平台，Nokia5110屏用来显示各实时参数信息并利用蓝牙通信模块和串口模块辅 助调试。关键字：智能车摄像头控制器算法。
目录 1绪论 (1) 1.1 竞赛背景 (1) 1.2国内外智能车辆发展状况 (1) 1.3 智能车大赛简介 (2) 1.4 第九届比赛规则简介 (2) 2智能车系统设计总述 (2) 2.1机械系统概述 (3) 2.2硬件系统概述 (5) 2.3软件系统概述 (6) 3智能车机械系统设计 (7) 3.1智能车的整体结构 (7) 3.2前轮定位 (7) 3.3智能车后轮减速齿轮机构调整 (8) 3.4传感器的安装 (8) 4智能车硬件系统设计 (8) 4.1XS128芯片介绍 (8) 4.2传感器板设计 (8) 4.2.1电磁传感器方案选择 (8) 4.2.2电源管理模 (9) 4.2.3电机驱动模块 (10) 4.2.4编码器 (11) 5智能车软件系统设 (11) 5.1程序概述 (11) 5.2采集传感器信息及处理 (11) 5.3计算赛道信息 (13) 5.4转向控制策略 (17) 5.5速度控制策略 (19) 6总结 (19)
飞思卡尔错误Symbol _FMUL--1822解决方法
这是飞思卡尔 XS128平台比较常见的LINK错误。 但是要解决起来也比较头疼。 很多人也许有这样的经历，整个工程目录是在别人做过的所有文件拷贝过来然后修改代码符合自己项目要求而产生的。这就发生了一个问题， 当初新建工程时的很多配置，比如预处理器配置，就会出现不适用当前项目。比如，本文所要提到的链接错误。 这个错误发生于： 原工程在新建的时候在某一步有与float相关的三个选项，如图： 如果你选择了none，那么不幸的是，如果在代码中加入关于float的四则运算等代码，就会出现该链接错误。 然而，新建一个带float的工程然后把代码文件都添加进去是不是就能解决该链接错误呢？答案是不一定的。 笔者做了一个测试，发现在Make的时候会死机，整个IDE就卡在这儿了。 当然，也不一定会出现这种情况，原因还是在原先的工程配置你并不清楚什么样的，或者其它原因也说不定.
那么，该如何解决LINK错误并通过编译呢？ 先看下飞思卡尔官方的解释： Basically for HC12 you have to remove the option -D__NO_FLOAT__ from compile r command line and add floating point format option (if needed) then replace ansi libr ary file. To retrieve the appropriate ansi library file check the file readme.txt from {Install}\lib \hc12c. 按照提示，第一步 将编译器命令进行修改： 按第二个按钮进入标准设置。 然后在命令行参数设置框里将-D__NO_FLOAT__命令删除：
飞思卡尔智能车竞赛摄像头组——技术报告 精品
"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛 技术报告
关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第八届"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名：孟泽民 章志诚 徐晋鸿 带队教师签名：陈朋 朱威 日期：2013.8.15
摘要 本文设计的智能车系统以MK60N512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过Ov7620数字摄像头检测赛道信息，使用K60的DMA模块采集图像，采用动态阈值算法对图像进行二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过编码器检测模型车的实时速度，使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度并让其更稳定，我们使用自主编写的Labview上位机、SD卡模块、无线模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案可行。 关键词：MK60N512VMD100，Ov7620，DMA，PID，Labview，SD卡
Abstract In this paper we will design a smart car system based on MK60N512ZVLQ10 as the micro-controller unit. We use a Ov7620 digital image camera to obtain lane image information. The MCU gets the image by its DMA module. Then convert the original image into the binary image by using dynamic threshold algorithm in order to extract black guide line for track identification. An inferred sensor is used to measure the car`s moving speed. We use PID control method to adjust the rotate speed of driving electromotor and direction of steering electromotor，to achieve the closed-loop control for the speed and direction. To increase the speed of the car and make it more reliable，a great number of the hardware and software tests are carried on and the advantages and disadvantages of the different schemes are compared by using the Labview simulation platform designed by ourselves，the SD card module and the wireless module. The results indicate that our design scheme of the smart car system is feasible. Keywords: MK60N512VMD100，DMA，Ov7620，PID，Labview，SD card
飞思卡尔智能车的数据采集(CCD摄像头)程序,舵机,电机控制程序
*********************************************************************************** * Test.c * Description: This file includes I/ O function for test, the PWM outputs function for test, function * testing sensors. * (c) Copyright 2006,Zhao Cheng * All Rights Reserved * * By : Zhao Cheng * Note : Don't change this file if possible. **********************************************************************************/ #include
for(;;) { k=(~j)&0x7f; PORTA = PORTB = k; while (TCNT != 0x0000); while (TCNT == 0x0000) { if(i>9) { j=j<<1; i=0; } i++; } if(j>=0x80) j=0x01; } } void PWMtest(void) { int counter=-4500;
飞思卡尔智能车设计报告
飞思卡尔智能车设计报告
目录 1.摘要 (3) 2.关键字 (3) 3.系统整体功能模块 (3) 4.电源模块设计 (4) 5.驱动电路设计 (4) 6.干簧管设计 (5) 7.传感器模块设计 (6) 8.传感器布局 (6) 9.软件设计 (7) 9.1控制算法 (7) 9.2软件系统实现（流程图） (10) 10.总结 (11) 11.参考文献 (12)
1.摘要 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办的一项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。该竞赛以汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。 本文介绍了飞思卡尔电磁组智能车系统。本智能车系统是以飞思卡尔32 位单片机K60为核心，用电感检测赛道导线激发的电磁信号， AD 采样获得当前传感器在赛道上的位置信息，通过控制舵机来改变车的转向，用增量式PID进行电机控制，用编码器来检测小车的速度，共同完成智能车的控制。 2.关键字 电磁、k60、AD、PID、电机、舵机 3.系统整体功能模块 系统整体功能结构图
4.电源模块设计 电源是一个系统正常工作的基础，电源模块为系统其他各个模块提供所需要的能源保证，因此电源模块的设计至关重要。模型车系统中接受供电的部分包括：传感器模块、单片机模块、电机驱动模块、伺服电机模块等。设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外，还要在电源转换效率、噪声、干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。 全部硬件电路的电源由7.2V，2A/h的可充电镍镉电池提供。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。 电源模块由若干相互独立的稳压电源电路组成。在本系统中，除了电机驱动模块的电源是直接取自电池外，其余各模块的工作电压都需要经电源管理芯片来实现。 由于智能车使用7.2V镍镉电池供电，在小车行进过程中电池电压会有所下降，故使用低压差电源管理芯片LM2940。LM2940是一款低压稳压芯片，能提供5V的固定电压输出。LM2940低压差稳压芯片克服了早期稳压芯片的缺点。与其它的稳压芯片一样，LM2940需要外接一个输出电容来保持输出的稳定性。出于稳定性考虑，需要在稳压输出端和地之间接一个47uF低等效电阻的电容器。 舵机的工作电压是6伏，采用的是LM7806。 K60单片机和5110液晶显示器需要3.3伏供电，采用的是LM1117。 5.驱动电路设计 驱动电路采用英飞凌的BTS7960，通态电阻只有16mΩ，驱动电流可达43A，具有过压、过流、过温保护功能，输入PWM频率可达到25KHz，电源电压5.5V--27.5V。BTS7960是半桥驱动，实际使用中要求电机可以正反转，故使用两片接成全桥驱动。如图下图所示。