飞思卡尔电磁组硬件原理图
飞思卡尔智能车比赛细则
2016目录第十一届竞赛规则导读参加过往届比赛的队员可以通过下面内容了解第十一届规则主要变化。
如果第一次参加比赛，则建议对于本文进行全文阅读。
相对于前几届比赛规则，本届的规则主要变化包括有以下内容：1.本届比赛新增了比赛组别，详细请参见正文中的图1和第四章的“比赛任务”中的描述；2.第十届电磁双车组对应今年的A1组：双车追逐组。
其它组别与新组别的对应关系请参见图2；3.为了提高车模出界判罚的客观性，规则提出了两种方法：路肩法和感应铁丝法，详细请见赛道边界判定”；4.改变了原有的光电计时系统，所有赛题组均采用磁感应方法计时，详细请参见“计时裁判系统”；5.取消了第十届的发车灯塔控制的方式；6.赛道元素进行了简化，详细请参见“赛道元素”；7.赛道材质仍然为PVC耐磨塑胶地板，但赛题组A2不再需要赛道。
8.对于车模所使用的飞思卡尔公司MCU的种类、数量不再限制。
9.比赛时，每支参赛队伍的赛前准备时间仍然为20分钟，没有现场修车环节。
一、前言智能车竞赛是从2006开始，由教育部高等教育司委托高等学校自动化类教学指导委员会举办的旨在加强学生实践、创新能力和培养团队精神的一项创意性科技竞赛。
至今已经成功举办了十届。
在继承和总结前十届比赛实践的基础上，竞赛组委会努力拓展新的竞赛内涵，设计新的竞赛内容，创造新的比赛模式，使得围绕该比赛所产生的竞赛生态环境得到进一步的发展。
为了实现竞赛的“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”的指导思想，竞赛内容设置需要能够面向大学本科阶段的学生和教学内容，同时又能够兼顾当今时代科技发展的新趋势。
第十一届比赛的题目在沿用原来根据车模识别赛道传感器种类进行划分的基础类组别之上，同时增加了以竞赛内容进行划分的提高类组别，并按照“分赛区普及，全国总决赛提高”的方式，将其中一个类别拓展出创意类组别。
第十一届比赛的题目各组别分别如下：●基础类包括B1光电组、B2摄像头组、B3电磁直立组、B4电轨组；●提高类包括A1双车追逐组、A2信标越野组；●创意类包括I1 电轨节能组。
疾速蜗牛技术文档
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：滁州学院队伍名称：疾速蜗牛队参赛队员：方纪锋祖杰姚旺带队教师：温卫敏姚光顺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：带队教师签名：日期：摘要本文介绍了滁州学院疾速蜗牛队在准备第八届飞思卡尔智能车大赛的工作成果。
该系统以Freescale微控制芯片MC9S12XS128为核心，并以CodeWarriorIDE 为系统的开发平台，车模采用大赛组委会统一提供的A型仿真车模。
本文主要介绍了智能车控制系统的机械结构、软硬件模块的设计过程。
整个系统主要包括车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略的优化等多个方面。
车模以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器，采用干簧管检测起跑线，以旋转光电编码器来检测速度信息，其简单工作原理为MC9S12XS128单片机采集工字电感感应电压的模拟量和干簧管的导通状态，结合舵机控制算法控制舵机转角，单片机再综合赛道信息并结合旋转光电编码器的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化，结合无线串口的监控调试，最终确定了各项控制参数。
关键字：智能车，电磁循迹，PID算法目录第一章引言 ............................................................................................................................... - 1 -1.1 概述 .............................................................................................................................. - 1 -1.2 整体框架介绍 .............................................................................................................. - 2 - 第二章机械设计与优化 ........................................................................................................... - 4 -2.1 车轮定位调节 .............................................................................................................. - 4 -2.1.1 主销后倾角 ....................................................................................................... - 4 -2.1.2 主销内倾角 ....................................................................................................... - 4 -2.1.3 前轮外倾角 ....................................................................................................... - 5 -2.1.4 前轮前束 ........................................................................................................... - 5 -2.2 舵机安装 ...................................................................................................................... - 6 -2.3 底盘固定 ...................................................................................................................... - 7 -2.4 编码器的安装 .............................................................................................................. - 7 -2.5 差速调节 ...................................................................................................................... - 8 -2.6 PCB板固定................................................................................................................... - 8 -2.7重心调整 ....................................................................................................................... - 9 - 第三章硬件电路设计 ............................................................................................................. - 11 -3.1 硬件电路的整体框架设计 ........................................................................................ - 11 -3.2 传感器设计 ................................................................................................................ - 12 -3.2.1 传感器选定 ..................................................................................................... - 12 -3.2.2 传感器信号处理电路...................................................................................... - 12 -3.2.3 传感器的布局设计 ......................................................................................... - 13 -3.3 驱动电路设计 ............................................................................................................ - 15 -3.4 系统电源电路设计 .................................................................................................... - 15 - 第四章智能车控制软件设计 ................................................................................................. - 16 -4.1 软件控制思路 ............................................................................................................ - 16 -4.2 主程序总体框架 ........................................................................................................ - 16 -4.3 定位算法 .................................................................................................................... - 16 -4.4 基于位置式PID的方向控制 .................................................................................... - 18 -4.5 基于增量式PID的速度控制 .................................................................................... - 19 - 第五章开发工具、调试说明 ................................................................................................. - 21 -5.1 Codewarrior IDE的使用............................................................................................. - 21 -5.2程序源代码的编辑、编译、链接与BDM调试....................................................... - 22 - 第六章智能车技术参数说明 ................................................................................................. - 24 - 第七章总结 ............................................................................................................................. - 25 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 26 - 附录程序源代码 ..................................................................................................................... - 27 -第一章引言1.1 概述为加强大学生实践、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，附件1)，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。
飞思卡尔MC9S12G系列芯片之【GPIO】模块总结
位数 8 8 8 8 2
小注： a. 由上表可知，这五个寄存器通过同一个电阻控制寄存器 PUCR 的 0~4 位分别
对应控制端口 A~D；
b. 在学习板中（这是前提，以下模块与寄存器的连接仅限此开发板）：
LED 灯是通过 PORTA 寄存器控制，LED1~LED8 分别对应 PORTA 的 P0~P7 位（注意
置 0：输入 置 1：输出 置 0：上拉设备禁止 置 1：上拉设备使能 置 0：下降沿触发 置 1：上升沿触发 置 0：中断禁止 置 1：中断使能 置 0：无极性沿发生 置 1：有极性沿发生
位数 8
8
端口 P 和 J 都含有 7 个寄存器，其中与中断有关的寄存器有两个：
中断使能寄存器 PIEx 及中断标志寄存器 PIFx。
置 0：低电平 置 1：高电平 用于检测过载或输出 引脚短路条件 置 0：输入 置 1：输出 置 0：上拉设备禁止 置 1：上拉设备使能 置 0：下降沿触发 置 1：上升沿触发
WOMN 寄存器为 PORTS 和 PORTM 特有的寄存器，不常用。
位数 8
8
端口名称
寄存器种类 数据寄存器（PTT）
PORTT （PT）
GPIO 模块总结（以 MC9S12G128 为例）
一、常见功能
功能 设置输入/输出端口 设定 I/O 口的高低电平 选择内置上拉/下拉电阻 中断输入方式的选择 驱动能力的设置
需配置寄存器 DDRx（置 0 为输入，置 1 时为输出） PORTx（置 0 低电平、置 1 高电平） PERx PIEX XS128 芯片具有
EnableInterrupt;
// 定义主函数
// 禁止中断 // 设置 I/O 方向为输出 / *对 data 取反后为 0111 1111，因 LED 在低
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规则与赛场纪律
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速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。
参赛队伍的名次（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。
大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。
车模通过 感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁组；车模通过采集 赛道图像（一维、二维）进行路径检测的属于摄像头组；车模通过采集赛道上少 数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电组。
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。
一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。
本届比赛指定采用两种车模：z A 型车模：广东博思公司提供。
限定电磁组比赛使用。
z B 型车模：北京科宇通博科技有限公司提供。
限定光电组、摄像头组使用。
z 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。
z 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二；3. 参加电磁赛题组不允许使用传感器获取道路的光学信息进行路径检测。
z 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。
z 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段。
4. 其他事项z 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；z 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。
第八届北京科技大学摄像头组一队技术报告
Keywords: MK60N512VMD100，CMOS，PID，C#，SD card
IV
目 录
摘 要...............................................................................................................III
第一章 系统总体设计......................................................................................... 2 1.1 系统概述.................................................................................................. 2 1.2 整车布局.................................................................................................. 3 第二章 机械系统设计及实现..............................................................................4 2.1 车模转向模型分析................................................................................... 4 2.2 舵机安装.................................................................................................. 5 2.3 转向轮的定位...........................................................................................7 2.4 车模重心.................................................................................................. 8 2.5 编码器的安装...........................................................................................8 2.6 摄像头的安装...........................................................................................9 2.7 齿轮啮合及差速调整............................................................................. 10 第三章 硬件系统设计及实现............................................................................11 3.1 硬件设计方案.........................................................................................11 3.2 传感器的选择.........................................................................................11 3.2.1 摄像头........................................................................................ 11 3.2.2 陀螺仪......................................................................................... 14 3.3 电路设计方案.........................................................................................14 3.3.1 单片机最小系统板...................................................................... 15 3.3.2 电源稳压电路..............................................................................16 3.3.3 图像处理电路..............................................................................17 3.3.4 电机驱动电路..............................................................................17
1.1 飞思卡尔智能车竞赛概述
第二届智能车总决赛场地
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竞赛历史——第三届，赛区+总决赛
第三届智能车大赛在东北大学举行，有551支代表 队伍参加了分区赛，104支队伍参加了总决赛。
第三届比赛保留了前两届的要求，同时又增加了跑 完全部路程起跑线在3米内停车的限制，对起跑线 的识别又提出了严格的要求。
与前两届摄像头与光电同条件参加比赛不同，本次 竞赛分为光电与摄像头两个赛题组。
19
第四届智能车总决赛场地
20
竞赛的发展——第五届，更具难度
增加电磁组，扩大创意组规模； 赛道变窄，提高小车控制难度； 措施更严密，一等奖以上需上交车模， 由组委会保管2年。
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我校智能车比赛成绩
第一届，2支代表队，获第10名和第19名 第二届，2支代表队，获第10名和第21名。 第三届，4支队伍参加分赛区，2支参加总 决赛，获摄像头组第1名和光电组第3名； 第四届，4支队伍参加分赛区，2支代表队 参加总决赛，获摄像头组第8名和光电组第 16名。
图1.1 美国的智能汽车
6
韩国大学生智能汽车竞赛
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，以HCS12单片机为核心的 大学生智能模型汽车竞赛。 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 识别路线的智能车，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。
17
第三届智能车总决赛场地
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竞赛历史——第四届，赛区+总决赛
第四届智能车总决赛在北京科技大学举行，有780 支代表队伍参加了分区赛，120支队伍参加了总决 赛。 第四届比赛保留了前三届的要求，同时又增加了 窄道、更复杂的背景、三角形标识识别等更具有 难度的内容。 增加了创意组，共有10个队经过初选进入复赛。
飞思卡尔智能车设计方法探讨
优 点就 是 无论 制 臂 状 态 如 何 ， 桥 都 不会 出 现 “ Ｈ 共
态 导通 ” 短路 ） （ 。电路 图如 ２所示 。
ＧＤ Ｎ
图 ２ Ｈ 桥 电 路
圈 ３ ＭＣ ３ ８ 芯 片 驱 动 电路 ３８６
采用 Ｃ ＭＯ Ｓ管 搭 建 Ｈ 桥 ， 特 点 是 内阻 小 ， 其 驱
１ ６ ／ ｎ 工 作 效 率 最 大 。通 过 电 机 驱Байду номын сангаас动 模 块 ４０ ０ｒｍｉ， 控 制 电机 两端 电压 ， 以使模 型车 加速运 行 ， 可 也可对 模 型车进 行制 动 。可 以使 用 大功 率 晶体 管 、 桥 或 全
者半桥 电路 ， 出 Ｐ 输 ＷＭ 波形 实现 对 电机 的控 制 。 通过 查阅 大 量 资 料 ， 目前 主 流 Ｒ ３ ０Ｓ 直 流 Ｓ ８一Ｔ
Ｑ ４关 闭 ， 电机 两 端均 为高 电平 ， 电机 不转 ； 当控 制臂
要 电机 双 向旋 转控 制 ， 需要 另一 片 Ｂ Ｓ ９ Ｏ共 同 则 Ｔ ７６ 组成 全桥 。图 为采 用 Ｂ ７ ６ ＴＳ ９ ０驱 动 芯 片 的 电路 如
图 ４所 示 。
１ ２均 为高 电平 时 ， 、 、 Ｑｌ Ｑ２关 闭 ， ３ Ｑ４导 通 ， Ｑ 、 电机 两 端均 为低 电平 ， 机 也不 转 ， 以 ， 电路 有 一个 电 所 此
图 １ 系统 结构 框 图
１ 智 能 车整 体 设 计
系统 采 用 飞思 卡 尔半 导 体 公 司的 １ ６位微 处理
２ 驱 动 电路设 计
直 流 电机 的性 能受 驱 动 电路 的好 坏 影 响 ， 的 好
驱 动 电路 可 以充 分发 挥 直 流 电机 的 性 能 ， 而 为整 从 个智 能 车提供一个 性能 优越 的动力 系统 。飞思 卡尔
飞思卡尔
7
今年我校的选拔机制
2、组队要求： 前几届的比赛中都是在小范围内教师推荐的方式选拔的人员由老 师安排组队参加培训和比赛的，今年为了让更多的学生参加到这一很 好的学习、创新和实践平台中来，开始实践一种全新的选拔、培训和 组队模式。我们的目的：“在公平的健康的竞赛平台上，让更多的学 生参加进来、让更多学生体会到实践的魅力、让更多学生体会到创新 的乐趣”。 按照全国赛要求每队最多三人，我校要求最少两人。所以最后组 队人数应该大于等于2人小于等于3人。专业不限（限工科）。年级不 限。
2 2
飞思卡尔智能车竞赛
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竞赛的目标
竞速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、32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，制作一部 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。 本届竞速比赛设立电磁组、光电平衡组车组与摄像头组三 个赛题组别。参加分赛区比赛的每个学校最多可以报六支参 赛队伍，如果总报名超过两支队伍则必须分别在不同组别进 行报名，且必须首先保证各个赛题组有参赛队伍，每组不超 过两队。参加安徽省、山东省、浙江省比赛的学校按照省赛 比赛规则报名参赛。经过分赛区、省赛区的比赛选拔，每个 学校每个组别只能有一支队伍参加全国总决赛。
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比赛细则说明——主控
须采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位处理器作为唯一的微控制器 。飞思卡尔不同系列的微控制器包括，32位Kinetis系列；32位ColdFire系列 ；32位MPC56xx系列；DSC系列；16位微控制器，8位微控制系列系列。每 台车模除了8位微控制系列可以允许同时使用两片之外，其它系列的微控制器 则只能使用一片。
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电磁调速电机控制器原理电路图分析
电磁调速电机控制器原理电路图分析
电磁调速电机控制器原理分析
如图所示:测速电机输出与交流50V整流后的输出电压共正极，R2与R4调节着二者的比较电压，R4输出的是参考基准电压，R2调节的是测速电机的比较电压，此反映速度的比较电压加到比较放大管Q1的基极与发射极，调节着Q1 的导通度，Q1 的工作供电电压由8、9脚的交流12V整流而得，Q1 的导通程度反映在C5上，如果电机转速快，则Q1 导通减弱，C5两端的电压变低，(注:因为测速电压与基准电压正极共地，速度越高则Q1 基极电压越负得厉害即越低)C5两端电压的变低控制着Q2的导通时间变短，可控硅导通时间变短，使离合度变松，速度下降。
反之则如果电机转速变低则控制着使之速度上升。
调节R4可以调节速度。
R2是反馈量调节。
基于磁导航的两轮智能车系统设计
龙源期刊网
基于磁导航的两轮智能车系统设计
作者：鲁云赵亮
来源：《湖南师范大学学报·自然科学版》2013年第01期
摘要设计了一种基于磁导航的两轮智能车系统.该系统以飞思卡尔单片机为核心，利用加速度传感器和陀螺仪分别测量车模的加速度与角速度，通过编码器检测车速及车模运动方向，采用电感线圈检测路径信息.单片机采用互补滤波算法获得车模倾角信息，通过PID算法控制直流电机驱动模块来控制车模的平衡及其行驶速度和方向，从而实现智能车稳定、准确、快速地行驶.
关键词磁导航；两轮；智能车；互补滤波；PID算法
中图分类号 TP368.1 文献标识码 A 文章编号 10002537（2013）01001705
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛根据车模检测路径的方案不同分为电磁、光电和摄像头3个赛题组.电磁组是通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测.第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛规定电磁组车模直立行走，在比赛过程中只允许车模原有2个后轮着地.针对此要求，作者提出一套设计方案，实践证明该方案应用在磁导航的两轮智能
车中具有良好的自主寻迹效果.
1 系统总体框架及工作原理
系统以飞思卡尔公司的32位单片机PK60X256VLQ100为核心，设计了电源管理模块、加速度检测模块、角速度检测模块、路径识别模块、电机驱动模块、车速及车体运动方向检测模块、无线传输模块、串口调试模块和液晶显示模块等9个部分，系统框图如图1所示。