FREESCALE智能车硬软件设计
基于freescale的汽车车身舒适电控系统设计
１２ １ 电源模 块 设 计 ．．
电源处理模块 为电路提供稳定的５ 工作 电压 ，同时在总线休 Ｖ 眠时切断 电路 电源 。输入 电源额定值 １Ｖ，输 出５ Ｉ作电压 ，电 ２ Ｖ 压转换芯片采用 ＭＣ ８ ５ ７ Ｍ０ 。
１２ ２ ．． ＭＣＵ 模 块 设 计
图２ ＣＡ Ｎ网络 通 讯 原 理 图
毳０ 喜势
图３ ＬＮ Ｉ通信模块原理图
１３ ４ ＵＮ 通 信模 块 设 计 ． ．
图 １Ｆ ＣＭ 节 点 的控 制 器 原 理 图 Ｂ
１３３ ．． ＣＡＮ 通信 模 块 设 计
基于Freescale Kinetis的电磁导航智能车的设计与实现
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｃａ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ Ｋｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｓ
到 目前 已经成功举办 ８ 届， 成为各高校展示科研 成果和大学实践创新能力 的重要平台。通过 比赛不
一
１ 总体 设 计
１ ． １设计 原理
，
仅能提高参赛学生的单片机 、 传感器 、 机械和软件开 发的综合应用能力 ， 同时也对相关学科 的建设提供了
一
根据麦克斯韦电磁场理论 ， 交变电流会在周围产 生交变的电磁场。智能汽车竞赛使用路径导航 的交
・
４ ８ ・ （ ￣ ， ０ ０ ４ ８ ）
基于 Ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｅ Ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｓ 的电磁导航智能车的设计与实现
２ ０ １ ４年第 ｌ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ ８ ５ ０ （ ２ ０ １ ４） ０ １ — ０ ０ ４ ８ — ０ ３
全 国大学生智能车比赛 以智能车技术为背景 ， 涵
Ｐ Ｉ Ｔ中断 、 输入捕捉中断 、 Ａ Ｄ采集 、 偏差计算 、 Ｐ Ｉ Ｄ控 制等程序 ， 实现小车 自动寻迹并匀速前进 。
盖 了自动控制 、 模式识别 、 传感技术 、 电子、 计算机 、 机 械等多个学科 ， 是教育部重点支持的五大科技竞赛之
流 电流 频 率 为 ２ ０ ｋ Ｈ ｚ ，产 生 的 电 磁 波 属 于 甚 低 频
基于飞思卡尔智能车的硬件实践平台
兰州交通大学 2014年12月1日
主要内容
立项思路 实施过程 研究成果
立项思路
·前言
兰州交通大学自参加第四届飞思卡尔杯智能车竞赛到承办第七届西部 赛区再到现在，交大的智能车已走过了五年，这五年，做过智能车的人都 知道，刚上手接触智能车时根本没有方向，不知道从哪下手，走了很多弯 路，从而浪费很多时间和精力，我们立项的最初目的就是让智能车变得简 单，能让更多的人参与进来，能学习到更多的东西。
在确保各模块均可正常使用的前提条件下，绘制了一块 PCB板。
PCB板上已经把元器件都焊接上去
研究成果
下面介绍一下我们实践平台的各个部分及其相关模块
·单片机模块 ·电源模块 ·摄像头接口模块·舵机模块
·驱动模块 ·人机交互模块
电源模块
摄像头
LCБайду номын сангаас 接口
LED 数码管 蜂鸣器
单片机模块
运放模块 步进电机
第一阶段： 使用万用板焊接了一块实验板，对各模块进行焊接和调试
并将其安装在车上进行测试，所有模块均运行良好。
第二阶段： 学习了Altium Designer软件，绘制了一块PCB板，
下面是绘制的PCB板
绘制的PCB在焊接后装上车
元器件焊接好的PCB板
PCB板装上车后
第三阶段： 对需要使用的所有模块经过了一系列的试验及调试，
BTN7970 电机驱动电路
RS232 串口
舵机
蓝牙 nRF24L01
USB转串口
波形发生器 红外收发 计数器
矩阵键盘
拨码
电源模块
电源模块中采用线性稳压芯片LM2940、LM2941、LM2577、LM2937、 AMS1117等搭建的电源电路，能稳定输出3.3V、5V、6V、12V电压， 完全满足本实验平台所需的电源。
freescale智能车技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A程序源代码附件B模糊算法在智能车控制中的应用学校：中国民航大学队伍名称：航大一队参赛队员：贾翔宇李科伟杨明带队教师：丁芳孙毅刚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三届“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：目录第一章引言 (1)第二章智能车设计制作思路以及实现方案概要 (2)第三章硬件电路设计 (4)3.1 黑线检测电路 (4)3.2系统电路 (4)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 接口电路 (5)3.2.3 调试电路 (5)3.2.4 电源电路 (5)3.3电机驱动电路 (6)3.4 测速电路 (6)第四章机械改造及电路板设计安装 (7)4.1 机械部分安装及改造 (7)4.1.1 舵机的改造 (7)4.1.2 前轮定位 (7)4.2 传感器的设计及安装 (7)4.2.1 黑线检测传感器 (7)4.2.2 测速传感器 (8)4.3 电机驱动电路板的设计及安装 (8)4.4 系统电路板的固定及连接 (9)4.5 整体结构总装 (9)第五章微处理器控制软件主要理论、算法说明及代码介绍 (10)5.1模糊控制原理 (10)5.2 控制算法说明 (10)5.3 程序代码介绍 (11)5.4 数字滤波器设计 (13)5.4.1传感器基准值初始化滤波器设计 (13)5.4.2行驶过程中采样信号滤波器设计 (13)第六章安装调试过程 (15)第七章EEPROM辅助调试 (16)7.1 EEPROM概述 (16)7.2 EEPROM擦除和编程步骤 (16)7.3 EEPROM编程命令字及其含义 (17)7.4 EEPROM使用中可能遇到的问题进行说明 (17)7.4.1如何修改ROM/RAM/EEPROM的地址 (17)7.4.2 如何将EEPROM中的数据读出 (18)第八章模型车主要技术参数说明 (19)第九章总结 (20)1第一章引言全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛已经成功举办过两届了，智能汽车的速度越来越快，技术也越来越高。
飞思卡尔智能车比赛技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校：北京理工大学队伍名称：傲雄车队参赛队员：刘鑫杨磊韩立博带队教师：张幽彤冬雷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三届“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：刘鑫杨磊韩立博带队教师签名：张幽彤日期：2008.8.20摘要本文介绍了北理傲雄车队队员们在准备第三届Freescale智能车大赛过程中的工作成果。
智能车的硬件平台采用带MC9S12DP512处理器的S12环境，软件平台为CodeWarrior IDE 4.6开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的1：10 的仿真车模。
文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。
整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。
为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行升级，结合Labview 仿真平台进行了大量底层和上层测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
关键字：智能车，激光管，PID控制第一章引言 11.1 赛事介绍 11.2 方案介绍 11.3 技术报告内容安排 2第二章技术方案概要说明3第三章机械设计43.1 PCB板的安装 43.2 前轮参数调整 53.3 舵机的升高方案 63.4 齿轮传动机构调整73.5 速度传感器的安装固定73.6. 后轮差速机构调整8第四章硬件电路设计94.1 S12单片机最小系统94.2 路线识别电路设计124.3 电源管理电路设计144.4 电机驱动电路设计154.5 串行通讯接口电路154.6 速度检测模块164.7 现场调试模块17第五章软件设计195.1 主程序设计 195.2 总体控制流程图 195.3 工作原理205.4.1 PID控制205.4.2 PID参数的整定 215.5 小车控制策略225.6 软件开发环境22第六章模型车各项参数266.1 车模基本尺寸266.2 电路功耗及电容总容量266.3 传感器及伺服电机数量266.4 赛道信息检测精度、频率 26第七章结论277.1 本系统的所具有的特点277.2 本系统存在的问题277.3 本系统可行的改进措施28参考文献29附录A 模型车控制主程序代码I第一章引言1.1 赛事介绍受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导分委员负责主办全国大学生智能车竞赛。
飞思卡尔
• 2、5V稳压电路调试 、 稳压电路调试 由7.2V镍镉电池给稳压电路供电，在输出 脚用数字电压表进行测量，测得电压为4.95V， 在规定误差之内，满足单片机模块、超声波模 块、LCD模块的电压要求。 • 3、直流电机驱动器调试 、 直流电机驱动器使能端口接5V直流电源， 保证高电平。用7.2V镍镉电池直接给控制端口 上电，正负极分别接IN1、IN2端口来驱动直流 电机，电机极速转动，进而证明直流电机驱动 器正常工作。
单片机模块：LQFP-112封装的MC9S12DG128B
Freescale单片机模块：MC9S12DG128最小系统板
时钟电路：外部振荡电路
复位电路和BDM接口
单片机最小系统电源电路 加入了扼流电感，滤波电容以外还串接了可恢复熔断器F1 和并接了稳压二极管D
由于采用7.2V镍镉电池作为驱动直流电机的电源，而飞思卡 尔单片机的工作电压为5V，故需要进行5V稳压电路设计
左对齐方式下周期计算方法： 输出周期 = 通道周期 * PWMPERx 左对齐方式下脉宽计算方法： 占空比 = [ (PWMPERx —PWMDTYx) / PWMPERx ] 100%
在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制[46]。PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值 与实际输出值 构成控制 偏差。 将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合 构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制
2、超声波测距模块调试 、 给单片机供电，将超声波程序下载到单片机，初始化好各个 功能引脚，给超声波模块供电，进行在线调试。此过程工作量比 较大，需要硬件跟软件的同步调节，不断改变测距电位器的值， 以达到比较理想的测距目的。同时相应的需要改变程序中防撞报 警子程序语句和控制参数，在最终调试的防撞报警范围约为30mm 到140mm。
基于飞思卡尔单片机的智能车设计
中文题目：基于飞思卡尔单片机的智能车设计外文题目：FREESCALE MCU-BASED DESIGN OF INTELLIGENT VEHICLE毕业设计（论文）共71页（其中：外文文献及译文5页）图纸共1 张完成日期2013年6月答辩日期2013年6月摘要本设计主要讨论了基于Freescale公司的MC9S12XS128芯片制作的自主巡线智能车的设计方案和原理。
本文将从机械结构设计，硬件电路设计和软件算法设计等几个方面全面介绍智能车的制作及调试过程。
根据第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛的技术要求，赛车以检测通以20KHZ、100mA的导线的电磁场为基础，通过单片机采集到的磁感应电压信号，实现对赛车的转向控制，进而识别赛道达到路径寻迹的目的。
本设计针对控制要求对智能车模型的机械结构进行设计和调整，同时对智能车运行中产生侧滑的原因进行分析，并对智能车的质量和重心位置进行优化调整。
在硬件方面，系统由控制核心(MCU)模块、电源管理模块、路径识别模块、电机驱动模块、舵机控制模块、速度检测模块以及LCD显示模块等组成。
在软件方面，主要编写了主程序、转速检测程序、电机和舵机驱动程序等相关程序。
本设计在原有智能车系统的基础上，对硬件电路进行了改进，提高了路径检测的前瞻性与抗干扰性。
结果表明，智能车在速度、稳定性和可靠性上都达到良好的状态。
关键词：智能车控制；电磁传感器；路径识别；软件设计AbstractThis design focuses MC9S12XS128 based on Freescale's chip production line inspection autonomous intelligent vehicle design and principles. This article from the mechanical design, hardware design and software algorithm design and other aspects of comprehensive introduction smart car production and debugging process.According to the eighth "Freescale" Cup National Undergraduate Smart Car Competition technical requirements, in order to detect the car pass by 20KHZ, 100mA wire EMF-based microcontroller collected through magnetic induction voltage signal, steering control of the car, thus identify the track reaches the path tracing purposes. The design requirements for the control of the smart car model design and the mechanical structure adjustment, while the smart car running analyze the causes of skidding, and the quality and smart car adjustments to optimize the center of gravity position. In terms of hardware, the system controlled by the core (MCU) modules, power management module, the path identification module, the motor drive module, servo control module, the speed detection module and LCD display modules and other components. On the software side, the main compiled main program, speed detection procedures, motors and servo drivers and other related procedures.The design of the original smart car system, based on the hardware circuit has been improved to improve the prospective path detection and interference. The results show that the smart car in terms of speed, stability and reliability have reached a good state.Key words: Intelligent car control; The electromagnetic sensor; Software Design; Path recognition目录0前言.......................................... 错误!未定义书签。
(毕业设计)飞思卡尔智能车及机器视觉
图像处理在智能车路径识别中的应用摘要机器视觉技术在智能车中得到了广泛的应用，这项技术在智能车的路径识别、障碍物判断中起着重要作用。
基于此，依据飞思卡尔小车的硬件架构,研究机器视觉技术应用于飞思卡尔小车。
飞思卡尔智能车处理器采用了MC9S12XS128芯片，路况采集使用的是数字摄像头OV7620。
由于飞思卡尔智能车是是一款竞速小车，因此图像采集和处理要协调准确性和快速性，需要找到其中的最优控制。
因此本设计主要需要完成的任务是：怎样用摄像头准确的采集每一场的图像，然后怎样进行二值化处理；以及怎样对图像进行去噪处理；最后也就是本设计的难点也是设计的核心，怎样对小车的轨迹进行补线。
本设计的先进性，在众多的图像处理技术中找到了适合飞思卡尔智能车的图像处理方法。
充分发挥了摄像头的有点。
经过小车的实际测试以及相关的MATLAB 仿真，最终相关设计内容都基本满足要求。
小车的稳定性和快速性得到显著提高。
关键词：OV7620，视频采集，图像处理，二值化The Application of Image Processing in the Recognition ofIntelligent Vehicle PathABSTRACTCamera Machine vision technology in the smart car in a wide range of applications, the technology identified in the path of the smart car, and plays an important role in the obstacles to judge. Based on this, based on the architecture of the Freescale car, machine vision technology used in the Freescale car. Freescale smart car the processor MC9S12XS128 chip traffic collected using a digital camera OV7620. Freescale's Smart car is a racing car, so the image acquisition and processing to coordinate the accuracy and fast, you need to find the optimal control. This design need to complete the task: how to use the camera to accurately capture every image, and then how to binarization processing; and how to image denoising; last is the difficulty of this design is the design of the core, how to fill line on the trajectory of the car.The advanced nature of the design found in many image processing techniques of image processing methods for Freescale Smart Car. Give full play to the camera a bit. The actual testing of the car and MATLAB simulation, the final design content can basically meet the requirements. The car's stability and fast to get improved significantly.KEY WORDS: OV7620，Video Capture，Picture Processing，Binarization目录前言 (1)第1章飞思卡尔赛车及机器视觉的概述 (2)1.1 智能车的研究背景 (2)1.1.1 智能车的发展历史 (2)1.1.2 应用前景 (2)1.2 智能车设计要求介绍 (3)1.3 机器视觉介绍 (4)1.4 小结 (4)第2章主要思路及技术方案概要 (5)2.1 总体设计主要方法步骤 (5)2.2 摄像头的对比与选择 (5)2.2.1 摄像头的选取 (5)2.2.2 模拟摄像头 (6)2.2.3 数字摄像头 (6)2.2.4 摄像头的选定 (7)2.3 二值化方案的选取 (7)2.3.1 双峰值法 (7)2.3.2 迭代法 (8)2.3.3 大津法 (8)2.3.4 灰度拉伸-一种改进的大津法 (9)2.3.5 二值化方案的最终选定 (9)2.4对图像进行去噪 (9)2.4.1 传统的去噪法 (9)2.4.2 小波去噪 (11)2.4.3 去噪方法的最终确定 (13)2.5小结 (13)第3章硬件设计 (14)3.1 硬件总体方案设计 (14)3.2 核心控制板 (15)3.3 摄像头的安装 (15)3.4 小结 (16)第4章软件设计 (17)4.1 系统软件总体设计方案 (17)4.2 图像二值化软件设计 (17)4.3 去噪设计 (19)4.3.1 实验信号的产生 (19)4.3.2各参数下去噪效果对比 (20)4.4 二值化后补线 (24)4.5 小结 (32)第5 章结果分析 (33)5.1 采集到的灰度值去噪前的MATLAB仿真 (33)5.1.1 去噪前MATLAB函数和仿真结果 (33)5.1.2 去噪后MATLAB仿真结果 (34)5.2 边界扣取 (35)5.2.1 边界扣取函数 (35)5.2.2 边界扣取仿真结果 (36)5.3 补线后效果 (37)5.4 小结 (38)结论 (39)谢辞 (40)参考文献 (41)附录 (42)外文资料翻译 (45)前言机器视觉技术近几十年来已经得到广泛的应用，并且已经取得了巨大的成功，大大改善了人们的日常生活。