安科光电二队智能汽车邀请赛技术报告

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1、第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技 术 报 告学 校： 安徽科技学院队伍名称： 安科光电二队参赛队员： 余子祥 唐志强 张 旻带队教师： 徐朝胜 曾丽梅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五届“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111.1大赛背景和概况111.2智能车应用前景12第二章

2、 赛车整体设计思路132.1系统设计要求、目标132.2系统总体方案的选定132.3系统硬件结构142.4 系统软件结构15第三张 智能车机械结构调整与优化173.1智能车整体建模173.2车模机械改装183.2.1前轮定位183.2.2舵机安置223.2.3底盘离地间隙233.3传感器的原理、选择与安装233.3.1传感器的选择 .233.3.2激光传感器的原理 .243.3.3激光传感器的设计243.3.4传感器的安装263.3.3激光传感器的调试方法27第四章 系统硬件电路334.1 核心电路板的组成334.2电机驱动电路模块34第五章 系统软件设计355.1软件整体设计365.2舵机转

3、向控制和速度控制的PID算法365.3起始线的识别38第六章 赛车调试406.1软件调试平台CodeWarrior406.2 CodeWarrior IDE基本使用方法41第七章 模型车的主要技术参数45第八章 结论46参考文献47第一章 引言1.1大赛背景和概况教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在己举办全国数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大专业竞赛的基础上，经研究决定，委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办自2006年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。竞赛要求参赛者在提供的

4、模型车体及主微控制器芯片基础上设计制作具有自主道路识别能力并满足比赛规则的智能汽车，在赛道上以最快速度完成赛程者为优胜。 作为全球最大的汽车电子半导体供应商，飞思卡尔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。飞思卡尔是排名第一的汽车电子半导体供应商，其中在8位、16位及32位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一，超过40%的新车都使用了飞思卡尔的技术。 智能车比赛源自韩国，并且已成功举办了四届，其比赛的技术水平和成绩已达到了相当的高度，已引起现代、宝马等跨国企业的注意。在韩国成功举办多次的基础上，在我国开始尝试举办该赛事，全国大学生智能汽车竞赛暨第一

5、届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛已于2006年8月2021日在清华大学圆满结束，来自全国57所高校的112支队伍参加了比赛，引起了各方的广泛关注，并且已经具备了较高的技术水平，清华大学2队、上海交大速度之星队及清华大学1队分列成绩前三名。 与以往的专业竞赛不同，智能车大赛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新比赛，已经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径，同时也为社会选拔优秀的创新人才提供了重要平台。第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛于2010年7月中旬举行分区比赛，8月中旬举行全国总决赛。竞赛内

6、容包括：以飞思卡尔HCS12单片机为核心控制模块，以CCD、光电或电磁检测元件检测赛道引导线，引导改装后的模型汽车以最快的速度按照大赛组委会所设定的赛道行进，以赛车在最短时间跑完全程的队为优胜队。该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛，极具挑战性与竞争性。 该比赛已经列入教育部主办的全国大学生五大竞赛之一。1.2智能车应用前景智能小车采用飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAA作为主控芯片，配合有传感器、电机、舵机、电池以及相应的驱动电路，再加上信息处理和控制算法，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。智能车要实现在城市繁忙道

7、路上完全无人驾驶，尚有很多研究工作要做。但是通过这辆车来研究一些关键技术，并且把它们应用到实际工程中去，还是可行的。譬如在汽车定位、导航中的应用；又如多种传感器信息处理，如果将二维图像与激光雷达的信息融合起来，可以得到更确切的道路或环境的信息；传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航，辅助人们把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚的汽车安全辅助驾驶；在仓库、码头、工厂、机关、营房、住宅区或者危险、有毒、有害的工作环境里，自动驾驶或遥控驾驶技术有着广泛的应用前景，如无人值守的巡逻监视、设备的维护修理、物料的运输、消防灭火等等。第二章 赛车整体设计思路

8、2.1系统设计要求、目标智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车，由大赛组委会统一提供。通过设计基于Freescale 公司开发的MC9S12DJ256单片机的自动控制器控制模型车在封闭的跑道上自主循线运行。自动控制器是以单片机MC9S12DJ256为核心，配合有传感器，舵机，电机，电池及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。智能车竞赛要求参赛队伍设计一辆以组委会提供的车模为主体的可以在赛道上自主寻线的模型车，比赛成绩为单圈最好成绩。设计自动控制器是制作智能车的核心环节。可靠性是取得成绩的有力保障。在提高车速的同时保证智能车的稳定性。同时尽量简化电

9、路设计，提高灵活性。2.2系统总体方案的选定通过学习竞赛规则和往届竞赛相关技术资料了解到，路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，因此确定路径识别模块的类型是决定智能车总体方案的关键。而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传感器信号处理速度快，能够有更多的总线资源进行复杂算法的运行，但是突破前瞻的束缚是决定速度的关键所在；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，加快处理速度及对赛道反光问题的处理是

10、摄像头方案的难点。在比较了两种传感器优劣之后，考虑到我校前三届强大的技术积累，决定选用应用光电传感器，相信通过选用成熟的大前瞻光电传感器，加之先进的程序控制算法和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以达到极好的控制效果的。该车的设计目标是快速、稳定、准确，其指导思想有以下四点：一是要有尽可能大的前瞻性，以使智能车有更大的提速空间。因为最终目的是竞速，所以速度是第一位,而要想提高赛车速度，需要尽可能远地采集到路况信息，即增大前瞻量，这样才能提前进行判断，做出转向、加速或减速等动作。二是要有尽可能快的响应。因为要想提高赛车速度就必须使舵机的响应足够快，而舵机响应的滞后性是制极限约速度的最重要的因素

11、，除了软件上使用PD控制，即引入微分控制来提高舵机的动态性能外，硬件上的舵机安装方法也严重影响舵机的响应速度。三是要有很好的环境适应性。环境适应性不止是要有合理的控制算法来适应不同的路况，在硬件的设计上也要考虑到系统的适应性，尤其是对于环境光线的适应性，这对于不管是基于光电的还是基于摄像头的智能车都很重要，因为阈值的大小严重影响到路径的识别。四是要有足够的稳定性，一个设计良好的控制系统必须要有很高的稳定性才能正常工作。稳定性包括软件设计上的控制的稳定性和硬件结构上的稳定性，两者都是必不可少的。2.3系统硬件结构按照预计的设计，我们设计出了系统结构图。我们力求在最简的硬件系统上实现我们所要的效果

12、，使得系统更高效。在组委会提供的车模基础上，通过MC9S12DJ256采样视频信号，获得图像数据。然后根据图像数据，提取目标指引线。图像采集模块主要有光电传感器、S12的放大电路组成。舵机模块主要控制智能车的转角。驱动模块用于提供赛车的驱动，主要由PMOS和NMOS及其电路组成。速度传感器模块由小型光电编码器和ECT脉冲捕捉功能构成。提供速度闭环控制。硬件系统结构如图2.1所示。S12舵机电机光电编码器驱动电路激光传感器图2.1硬件系统结构2.4系统软件结构有了系统硬件结构以后，通过软件算法小车就可以跑起来了。系统的基本软件流程为：首先，对各功能模块和控制参数进行初始化。然后，通过图像采集模块

13、获取前方赛道的图像数据，然后S12利用边缘检测方法从图像数据中提取赛道黑线，求得赛车与黑线位置的偏差，接着采用PID对舵机进行反馈控制。同时通过速度传感器模块获取当前赛车的速度。根据检测到的速度，结合速度控制策略，对赛车速度不断进行适当调整，使赛车在符合比赛规则的前提下，沿赛道快速行驶。系统的基本软件结构如图2.2 所示。开始采集传感器信号各模块初始化信号处理提取速度舵机控制提取黑线控制速度第三章 智能车机械结构调整与优化31智能车整体建模智能车系统任何的控制都是在一定的机械结构基础上实现的，因此在计整个软件架构和算法之前一定要对整个车模的机械结构有一个感性的认识，然后建立相应的数学模型。从而

14、再针对具体的设计方案来调整赛车的机械结构，并在实际的调试过程中不断的改进和提高。本章将主要介绍智能车车模的机械结构和调整方案。此次竞赛选用的智能车竞赛专用车模。智能车的控制采用的是四轮驱动，前轮转向方案。智能车的外形大致如下：3.2 车模机械改装3.2.1 前轮定位前轮定位主要包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮主销后倾角（Caster）上球头或支柱顶端与下球头的连线，向前或后倾斜的角度，称为“主销后倾角”。向前倾称为负主销后倾角，向后倾斜称为正主销后倾角。后倾角越大，车速愈高时，车轮偏转后自动回正力越强，但

15、回正力矩过大，将会引起前轮回正过猛，加速前轮摆震，并使转向沉重。我们为了使模型车转向灵活，而加速时前轮不摆震，确保前轮直行的稳定性，将主销后倾角2-3。主销后倾角 主销前倾角图3.1前轮主销内倾角（SAL）（如图3.2） 主销内倾角图3.2主销内倾角的作用是转向时，车轮因被抬起一个高度，在重力作用下转向轮以将回复到中间直线行驶的位置，从而起到自动回正的作用，同时因力臂缩短使转向操作轻便。当转向轴线向车辆中心线倾斜并且车轮处在直使位置时，转向节的高度距离底盘更近。当完成转向，转向盘回正时，车辆在重力作用下有降低到最低处的趋势。因此，转向轴销内倾角有助于将车轮在转向后回到直驶位置。力矩致生偏向是指

16、在前轮驱动车辆急加速时左右驱动轴左右长度不相等引起的驶向侧面的趋势。冲击转向是指在悬架上跳回弹时前束或外倾角不相等，这使车轮突然转向一侧。主销内倾角不宜过大，否则在转向过程中轮胎与地面间将产生较大的滑动。通常主销内倾角不大于8度，通过改变横臂螺杆的长度来改变主销内倾角，调整范围08度之间为宜。利用试验法确定即可。本组将主销内倾角调节为5 左右。减小了赛道面作用于前轮的阻力矩，使舵机转向更加轻便，同时车轮自动回正的速度加快。车轮外倾角（Camber）轮胎的上沿偏向车辆内侧（朝向引擎、负外倾角）或外（偏离引擎、正外倾角）的角度称为“车轮外倾角”。如图3.3。主销外倾角 图3.3外倾的作用是使转向操

17、纵轻便，同时抵消弹性变形可能产生的车轮内倾，还可以在轮毂上产生向内的轴向力从而减轻外轴承 和锁紧螺母的负荷。前轮前束(Toe)车轮有了外倾角之后，就会导致两侧车轮向外滚开。车轮将在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加了车轮的磨损。为了消除车轮外倾带来的不良后果，在安装车轮时，使赛车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A-B之差称为前轮前束，这样可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程度上减轻和消除了由于车轮外倾而产生的不良后果。在实际的汽车中，一般前束为012mm 。3.2.2 舵机安置图3.5舵机使用组委会提供的B车舵机，舵机的响应速度对小车是一个很重要的因

18、素，特别是在自己的前瞻范围内如何更快的响应就显得及其重要了。为了加快舵机的响应速度，我们做了以下三个方面的改进：第一，舵机立式放置，使舵机位于两轮的中心线上，小车前部相对于舵机左右对称，从而左右横拉杆长度相同，舵机左右转向时受力比较均匀。这样，经建模分析得，即使左右横拉杆长度相同，转弯时，内侧轮的转角还是大于外侧轮的转角，有利于转向，也使转弯更加稳定可靠。通过以上这些改造，舵机的响应速度提高许多，稳定性增强，为快速灵巧的转向提供了硬件的保证第二，实验可知，由于舵机的响应速度与舵机的供电电压有直接的关系，而电压越高其响应速度越快，但是大赛规则中禁止用DC-DC升压电路给电机供电，故我们直接用电池

19、电压即7.2V直接给舵机供电。第三，将舵机偏前放置，从而增加了舵机到连杆之间的摆杆长度，这样与以前的长度相比让前轮转过同样的角度舵机只需转过比以前更小的角度。3.2.3底盘离地间隙底盘的高度对车的重心影响很大，因为我们采取光电传感器采集路面信息的策略，传感器的安装，必然导致整车的重心偏高，在高速过弯时则向心力比较大，同时由于惯性则车很容易向一侧翻倒。为了避免这类事情的发生，不仅需要减轻传感器支架的重量，也要尽量降低小车底盘的高度。我们把车底盘放低，从而降低整车的重心，防止车翻倒。虽此次比赛中有坡度在15度之内的坡道，但坡道是圆弧形的拱坡，车在上下坡过程中不会出现碰触赛道的情况，故我们对车的前后

20、部的底盘高度都做了调整。以下是车前后部分底盘高度调整方法：(1)底盘前半部分离地间隙调整：我们利用固定弹簧和去掉弹簧，从而使小车前部离地间隙达到最低，为8mm。(2)底盘后半部分离地间隙调整：通过变换偏心卡圈调整底盘后半部离地间隙。为了降低小车整体重心，我们采用了偏心最大的卡圈，使间隙最小。33传感器的原理、选择与安装3.3.1传感器的选择光电车的传感器主要有两种，也是大部分学校用的，一种红外传感器，另一种是激光传感器。在确定智能车总体方案时，我们选择激光传感器的方案。为了获得更大前瞻距离，为控制系统后续处理赢得更多的时间，在从众多光电传感器中选择了大前瞻的激光传感器，前瞻距离可以达到普通光电

21、传感器的数倍甚至十几倍，完全满足竞赛的要求。而且激光传感器同时发光，互不干扰。3.3.2 激光传感器的原理光电传感器检测路面信息的原理是由发射管发射一定波长的红外线，经地面反射到接收管。由于在黑色和白色上反射系数不同，在黑色上大部分光线被吸收，而白色上可以反射回大部分光线，所以接收到的反射光强是不一样，进而导致接收管的特性曲线发生变化程度不同，而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电阻不同，进而经分压后的电压就不一样，就可以将黑白路面区分开来。图3.6 光电传感器原理3.3.3 激光传感器的设计激光传感器与普通的光电传感器原理都是一样，但是其前瞻能力远大于普通的光电传感器，可以达到40-50

22、厘米，对于智能车来说已经足够。在竞赛中，规则规定传感器最多不能超过16 个，我选用了12个激光传感器，所有的传感器呈“一”字排布。激光传感器由两部份构成，一部份为发射部份，一部分为接收部份。发射部份由一个振荡管发出180KHz 频率的振荡波后，经三极管放大，激光管发光；接收部份由一个相匹配180KHz 的接收管接收返回的光强，经过电容滤波后直接接入S12 单片机的PA 与P口，检测返回电压的高低。由于激光传感器使用了调制处理，接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响。图3.7 激光传感器发射与接收电路电路图说明 1、L11和R15之间可加上电位器； 2、C11为4

23、7UF的钽电容(说明书中有一个图对应)，加在接收管的1和3脚之间，起滤波作用；如果不行，可以试一下1UF的电解电容,或者0.1UF、0.01UF。 3、IN为信号输入单片机，OUT为单片机I/O口控制发光； 4、接收到黑色为1，接收到白色为0； 5、当照射在黑色时，L12指示灯应该为灭 3.3.4传感器的安装传感器的固定是关键，其安装位置、高度以及负仰角，直接影响图像的采集和整车的重心。但是我们小车有摇头的原因，车的整体重心肯定在车的中心靠前位置，为了让车转向更灵活，我们必修减轻车的重量，以此增加车的速度。为减轻重量，我们去掉一些没有必要的金属或者换成塑料。摄像头位置越高，则前瞻性越好，看到的

24、赛道信息越丰富，有利于赛车的预判和加减速，但对支架的刚性要求越高。在高速转弯时，整车的重心偏高，很容易发生翻车等极恶劣的情况。因此我们将传感器高度定为20cm，既保证了前瞻，又保证了图像采集时左右宽度相等。3.2.3传感器的调试方法一、先将光斑调整到一条直线。二、俞电脑连接，在线调试。三、写入程序使传感器分组发光。四、单个安装镜头并调试位置。五、检查同组传感器是否相互干扰第四章 系统硬件电路4.1 核心电路板的组成核心电路板我们采用飞思卡尔提供的MC9S12DJ256作为主控制器，用来实现对小车的控制。MC9S12DJ256微控制器采用增强型16位S12CPU，片内总线是时钟频率最高可达25M

25、Hz，片内资源包括128KB的Flash存储器、8KB的RAM、2KB的EEPROM；两个异步串行通信接口、两个串行外围接口、一组8通道的输入捕捉或输出捕捉的增强型捕捉定时器、两组8通道10路模数转换器、一组8通道脉宽调制模块、一个字节数据链路控制器、29路独立的数字I/O接口、20路带中断和唤醒功能的数字I/O接口、5个增强型CAN总线接口，并支持背景调试模式（BDM）。整个智能车系统的接口层结构如图4-1，5V电源给S12单片机提供所需供电压，S12的PWM模块产生的PWM信号控制舵机和伺服电机驱动电路，S12单片机的ECT模块则采集测速模块的速度信号和摄像头的同步信号，S12的PIM模块

26、则并行读入摄像头的亮度信息。结构如下图4-1。S12单片机舵机S12的电源S12的PWMS12的ECTS12的PIM测速模块电机摄像头图4-1 S12控制模块结构图通过我们自行设计的核心电路板外围接口电路实现对电机驱动、舵机控制以及速度反馈的控制。在设计制作主电路板时我们的原则是体积小、重量轻、安装重心低等。由于整车的重心和重量主要取决于电路板和电池的位置和重量，而电池的重量和位置是固定的，我们只能在主控板上进行改进。4.2电机驱动电路模块模型车的动力部分设计重点就是电机的驱动电路模块，大赛使用的是直流电机，它一般用的是桥式驱动电路驱动，为了实现直流电机的调速我们采用的是PWM 波控制调速，由

27、于大赛组委会提供的专用驱动芯片MC33886 在大电流下容易产生死锁而进行自我保护，影响小车的性能。所以我们用MOS 场效应管自行设计了电机的驱动电路，此驱动电路具有很强的驱动能力。具体电路见下图4-2 示：图 4-2 电机驱动电路原理图在具体使用中我们采用四片场效应管并联的方式来降低每片场效应管的驱动电流，从而来降低场效应管的发热量达到保护驱动电路的目的。这样可以不用增加散热片来给驱动芯片散热，并且大大的提高了驱动能力，使得电机的加减速性能有很大提高。第五章 系统软件设计高效稳定的软件程序是智能车平稳快速寻线的基础。本智能车采用激光传感器作为寻线传感器，图像采集处理就成了整个软件的核心内容。

28、在智能车的转向和速度控制方面，我们使用了鲁棒性很好的经典PID控制算法，配合使用理论计算和实际参数补偿的办法，使在寻线中智能车达到了稳定快速的效果。5.1 软件整体设计根据此次我们对于智能车的整体设计方案，我们从传感器得到的外部信息输入有：光电传感器得到的车前方的黑线图像数据，速度传感器得到的智能车即时速度。要进行的外部控制输出有：舵机转向输出以及驱动电机动力输出。我们所采用的寻路、速度控制算法总体来说可以这样描述:根据光电传感器所得到的图像信号，经过反射回来光线强弱的不同从而对智能车的转向方向以及位置、速度等进行控制。速度传感器得到的智能车运行速度则是对转向角度进行修正，另外的，为了保持智能

29、车的稳定运行，去除电池电压对于车速度的影响，依靠速度传感器反馈形成闭环的速度控制，有一速度传感器的信号由程序自动调整电机输出的占空比，从而让小车以相对平稳的速度运行。软件系统架构图如下：激光传感器光斑强度速度控制输出寻迹、速度和小车位置的控制算法方向控制输出速度传感器数据图5.1 软件系统架构图5.2 舵机转向控制和速度控制的PID 算法PID控制是工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律。问世至今70多年来，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。单位反馈e代表理想输入与实际输出的误差，这个误差信号被送到控制器，控制器算出误差信号的积分值和微分值，并将它们与原

30、误差信号进行线性组合，得到输出量u。ControlerPlantReuC+- 图 5.3 单位反馈的PID 控制原理图单位反馈e代表理想输入与实际输出的误差，这个误差信号被送到控制器，控制器算出误差信号的积分值和微分值，并将它们与原误差信号进行线性组合，得到输出量u。其中，、 、 分别称为比例系数、积分系数、微分系数。u接着被送到了执行机构，这样就获得了新的输出信号u,这个新的输出信号被再次送到感应器以发现新的误差信号，这个过程就这样周而复始地进行。PID各个参数作用基本介绍：增大微分项系数可加快动态系统响应，但易引起震荡。增大比例系数能够减小上升时间，但不能消除稳态误差。增大积分系数能够消除

31、稳态误差，但会使瞬时响应变差。增大微分系数能够增强系统的稳定特性，减小超调，并且改善瞬时响应。对连续系统中的积分项和微分项在计算机上的实现，是将上式转换成差分方程，由此实现数字PID调节器。位置式PID控制算法：用矩形数值积分代替上式中的积分项，对导数项用后向差分逼近，得到数字PID控制器的基本算式（位置算式）：位置式PID控制算法用矩形数值积分代替上式中的积分项，对导数项用后向差分逼近，得到数字PID控制器的基本算式（位置算式）：其中T是采样时间，、为三个待调参数，我们在实际代码实现算法时，处理成以下形式：PreU = Kp * error + Ki * Integral + Kd * de

32、rror增量式PID控制算法对位置式加以变换，可以得到PID算法的另一种实现形式（增量式）：我们在实际代码实现时，处理成PreU + =（ Kp * d_error + Ki * error + Kd * dd_error ) 。的形式。5.3 起始线的识别根据今年的比赛规则，在跑完一圈后赛车需要自动停止在起始线之后三米的赛道内。因此，我们针对起始线提出了识别和处理的方法。要在三米内自动停止，首先要正确的识别起始线。起始线的识别有两中方法：一是在车体前增加红外管；二是直接用激光传感器识别。第二种方法在摇头的情况下，很难停住车或者在十字交叉处停车，根据比较和多次试验得知，我们利用第一种方案，即在

33、车前安装一排红外线传感器。图 5.4 起始线算法流程图第六章 赛车调试6.1软件调试平台CodeWarriorCodeWarrior是由Metrowerks 公司提供的专门面向Freescale 所有MCU 与DSP 嵌入式应用开发的软件工具。其中包括集成开发环境IDE、处理器专家、全芯片仿真、可视化参数显示工具、项目工程管理、C 交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器。CodeWarrior不仅支持汇编语言，而且支持C、C+和Java高级语言。CodeWarriorIDE支持深入的C语言和汇编语言调试：启动/停止、单步、设置跟踪触发器、校验/修改存储器和C变量、结构与阵列，以及执行其他仿真功能

34、。其中在本设计方案中最为重要的部分就是集成开发环境IDE 以及调试器。仿真调试窗口如图6.1所示。图6.1 仿真调试窗口Code Warrior 4.6可以很好方便的完成MCS12DJ256单击的新工程的建立，程序的编写、下载和调试。通过BDM头不仅可以烧写程序，还可以在程序运行时实时查看各参数的值。6.2 CodeWarrior IDE基本使用方法 运行“开始菜单所有程序Freescale CodeWarriorCW for HC12 V4.6CodeWarrior IDE”，选择“FileNew”。此后选择MC9S12DJ256，按照提示选取期望的选项。直至建立工程文件。如下： 打开Sta

35、rt12.c 文件，找到代码#ifdef _HCS12_SERIALMON#define _INITRM (*(volatile unsigned char *) 0x0010)#define _INITRG (*(volatile unsigned char *) 0x0011)#define _INITEE (*(volatile unsigned char *) 0x0012)#endif修改成：/#ifdef _HCS12_SERIALMON#define _INITRM (*(volatile unsigned char *) 0x0010)#define _INITRG (*(vo

36、latile unsigned char *) 0x0011)#define _INITEE (*(volatile unsigned char *) 0x0012)之所以要进行这个步骤是因为，初始化代码是认为程序中有监控程序的，但是因为我们是使用的BDM调试工具，所以就不需要监控程序了。如果不注释掉这两条语句，一旦将程序烧写到片内的flash，会发现程序跑不起来，因为初始化过程在等待监控程序的响应，如果没有监控程序，那么程序就会进入死循环的状态。 添加代码：将自己的代码加入到工程文件中。 如果文件编译通过，通过BDM 下载。启动CodeWarrio 4.6 自带的Hiwave.exe 程序，

37、该程序一般位于CodeWarrio 4.6 的安装目录“ Freescale CodeWarrior CW for HCS12X V4.6prog”中，是用来往单片机下载程序和调试单片机的程序。启动后程序界面如图6.1所示。之后运行路径C:Program Files Freescale CodeWarriorCW for HCS12X V4.6prog 下的hiwave.exe 文件选择TBDML HCS12，在下拉菜单中选择“set speed”，输入晶振频率16.00，然后这个下拉菜单中会出现“Flash”选项，点击这个选项，出现如下的对话框：图6.3 程序擦除烧写界面在下载自己的程序前应

38、该将板子中已经存在的程序擦除，选择有程序的部分，点击Erase，擦除完成后，点击Load，选择自己所建立工程的文件夹中bin文件夹下后缀为“.abs”的文件，点击打开，下载完成。至此已经基本完成了从程序代码编写和设置过程，到下载烧制进S12 芯片的主要过程；其中也包括程序开发和调试的基本步骤。第七章 模型车的主要技术参数赛车基本参数长30 cm宽19 cm高20 cm车重1.5kg功耗负载大于12W电容总容量1800uF传感器激光和红外线各1个除了车模原有的驱动电机、舵机之外伺服电机个数舵机1个赛道信息检测视野范围（近/远）05/60cm频率50Hz第八章 结论本文主要介绍了基于Freesca

39、le的S12单片机控制下的智能车设计流程、摄像头寻线方案各个主要模块的工作原理和设计思路。回顾整个过程，我们在摄像头的选择和测试上花费了很长时间，不过我们坚信有了一个好的视角行走才会更加自如。各模块的电路我们都经过了反复的测试以确定其能够稳定可靠。稳定性对于参赛的小车是至关重要的。另外对于硬件电路的极好的维护性以及可更换性也是一个很值得着重考虑的方面。在赛车遇到突发情况下尤其体现其优越性。智能车机械部分也是一个很关键的问题，特别是在过弯的情况下机械性能的优劣体现小车的过弯性能尤为突出。车体的抖动和过弯速度比预计慢很大一部分是机械部分的问题。摄像头组的还应注意车模整体的重心，重心过高对于过弯可能

40、会造成一些不利因素。在这次比赛中，队员们的能力有了显著的提高。老师给予我们的指导和帮助让我们走的更稳、更远。同时在付出辛勤汗水的背后是收获成功的笑脸。参考文献1. 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法M.北京：清华大学出版社，2004.2. 卓晴，黄开胜，邵贝贝等. 学做智能车挑战“飞思卡尔”杯M. 北京：北京航空航天出版社，2007.33.蔡庆楠，蔡兴旺，潘锦洲. 上海大学S.U.L 挑战者队技术报告.4. 韩飞，陈放，戴春博.上海交通大学Cybersmart队技术报告.5. 朱超,于鹏. 东南大学SEU_4技术报告.6. 张鹏，徐怡，任亚楠.北京科技大学CCD一队.7 沈长生常用电子元器件使用一读通M北京. 人民邮电出版社20048 卓晴,王琎,王磊. 基于面阵 CCD 的赛道参数检测方法9 安鹏，马伟S12单片机模块应用及程序调试J. 电子产品世界. 2006第211期 162-163