【正文】 場同步信號分別以中斷的形式提供MC9S12XS128智能核心，視頻信號經(jīng)過自行設(shè)計(jì)的硬件二值化電路連接到MC9S12XS128，單片機(jī)將圖像信息采集，獲得轉(zhuǎn)向信息，然后通過公式計(jì)算得到舵機(jī)應(yīng)該轉(zhuǎn)的角度，用PWM模塊向舵機(jī)發(fā)送控制信號，并根據(jù)前一次角度和次角度的變化來確定當(dāng)前的理論速度，然后用光電編碼器測得當(dāng)前的實(shí)際速度，將理論速度與實(shí)際速度進(jìn)行比較，用bangbang控制策略控制速度，以使實(shí) 際速度值能夠達(dá)到當(dāng)前計(jì)算的理論速度。然后，進(jìn)行了軟件和算法的設(shè)計(jì)。闡述了控制系統(tǒng)的資源配置、資源需求與分配和核心處理器的寄存器，MC9S12單片機(jī)寄存器資源。我們首先學(xué)習(xí)并掌握MC9S12XS128單片機(jī)的工作原理和實(shí)際應(yīng)用，同時制作智能車的硬件設(shè)計(jì)，如傳感器設(shè)計(jì)布局和支架設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向舵機(jī)設(shè)計(jì)等；制作智能車的電路設(shè)計(jì)，如電源模塊設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)、傳感器電路設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器電路設(shè)計(jì)等；緊接著對小車各模塊編譯程序并調(diào)試，整合后實(shí)現(xiàn)智能車沿黑色引導(dǎo)線穩(wěn)定行駛；然后通過大量的測試，分析小車在測試跑道上的運(yùn)行姿態(tài)，完成各種任務(wù)算法的軟件調(diào)試，并不斷的優(yōu)化、改進(jìn)硬件部分，使小車保持良好的狀態(tài)。在參閱大量的文獻(xiàn)，涉獵控制、模式識別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個學(xué)科，我們小組最終完成了參賽小車的設(shè)計(jì)。相比于其它類型的單片機(jī)，16位的MC9S12的功能更加強(qiáng)大，功能引腳較多，能夠很好地滿足智能車控制系統(tǒng)的需要。根據(jù)傳感器采集的道路信息，經(jīng)處理分析之后，控制轉(zhuǎn)角和速度。3第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 為了讓車能夠以更高的速度穩(wěn)定行駛，我們對A車車模進(jìn)行了全面系統(tǒng)的 分析。 ，并對其機(jī)械連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。這樣可以保證車在行駛過程重心的穩(wěn)定性，對于攝像頭采集圖像的穩(wěn)定度有很大的提高，： 底盤連接方式的改裝 舵機(jī)安裝方式的調(diào)整我們組的舵機(jī)賽用直立安裝方案：該方案的優(yōu)點(diǎn)是：一、可以根據(jù)需要選擇舵機(jī)輸出桿的長度，從而獲得所需要的靈敏度，但是舵機(jī)輸出桿的長度也不能太長，因?yàn)檫@會對舵機(jī)的輸出力矩有較高的要求，太長會燒壞舵機(jī)。舵機(jī)的安裝方式如圖所示 舵機(jī)的機(jī)械調(diào)整 舵機(jī)轉(zhuǎn)向是整個控制系統(tǒng) 延遲較大的一個環(huán)節(jié)，為了減小此時間常數(shù)，通過改變舵機(jī)的安裝位置，而并非改變舵機(jī)本身結(jié)構(gòu)的方法可以提高舵機(jī)的響應(yīng)3第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)速度。這樣安裝的優(yōu)點(diǎn)是改變了舵機(jī)的力臂，使轉(zhuǎn)向更靈敏,讓前輪轉(zhuǎn)向響應(yīng)更快。攝像頭的安裝位置如圖所示 攝像頭的安裝 底盤高度調(diào)整 在保證小車能夠正常過坡道的前提下，最大程度地降低小車底盤高度，使重心盡量降低，從而使車在轉(zhuǎn)彎時可以更加穩(wěn)定、快速。可靠的電源方案是整個硬件電路穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。由于7805功耗較大，所以本系統(tǒng)采用LM2941穩(wěn)壓。，電壓越高響應(yīng)越快，舵機(jī)在6V供電時，響應(yīng)速度最快，所以對舵機(jī)采用6V供電。內(nèi)部含有震蕩電路，通過對外圍器件的選擇可以調(diào)節(jié)開關(guān)頻率；而改變外圍器件的接法可以組成升壓、降壓等多種電路；此外通過反饋該集成電路可以調(diào)整輸出。事實(shí)上，分辨率反映的是攝像頭的縱向分辨能力。當(dāng)掃描完一行，視頻信號端就輸出一個低于最低視頻信號電壓的電平（），并保持一段時間。場同步脈沖標(biāo)志著新的一場的到來，不過，場消隱區(qū)恰好跨在上一場的結(jié)尾和下一場的開始部分，得等場消隱區(qū)過去，下一場的視頻信號才真正到來。由于視頻信號的變化很快，所以需要另外設(shè)計(jì)同步分離電路。 測速部分為了使得賽車能以閉環(huán)控制系統(tǒng)行使，需要閉環(huán)控制車速，以使賽車在急轉(zhuǎn)彎以及長直道時速度不至過快而沖出賽道。常見的速度檢測傳感器有測速發(fā)電機(jī)，光電測速傳感器，霍爾傳感器和光柵編碼器等。 攝像頭信息采集部分?jǐn)z像頭是獲取賽道信息的傳感器，系統(tǒng)中使用的是NTSC制式的CMOS攝像頭。此部分的程序源代碼見附錄。S12X單片機(jī)內(nèi)部有一個脈沖累加器PACNT，其可選擇對脈沖的上升沿計(jì)數(shù)還是下降沿計(jì)數(shù)。下面對這段程序流程進(jìn)行敘述：獲得當(dāng)前速度的程序代碼是按照一定的時鐘頻率而周期運(yùn)行的。此部分的程序源代碼見附錄。因?yàn)閿z像頭攝取的梯形圖像是遠(yuǎn)處寬近處窄，但是NTSC傳回來的圖像反而是一個矩形。15第五章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制方法：電機(jī)速度控制主要體現(xiàn)在兩個方面：1. 入彎時需要減速；2. 角度變化過大時需要減速。鑒于系統(tǒng)中使用的光電編碼器是單向的，所以需要嚴(yán)格的控制倒轉(zhuǎn)的時間和倒轉(zhuǎn)的幅度。通過控制驅(qū)動電機(jī)上的平均電壓可以控制車速，但是如果開環(huán)控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速會受到很多因素影響，例如電池電壓、電機(jī)傳動摩擦力、道路摩擦力和前輪轉(zhuǎn)向角等。有關(guān)PID的控制策略在這里做相關(guān)的介紹說明。給定速度與實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，其差值，經(jīng)過PID控制器調(diào)整后輸出電壓控制信號，經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動直流電動機(jī)改變其轉(zhuǎn)速。（公式1）作為PID控制的輸入，作為PID控制器的輸出和被控對象的輸入。對公式2的PID控制規(guī)律進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，就可以用軟件實(shí)現(xiàn)PID控制，即數(shù)字PID控制。這樣就將17第五章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)擬PID控制演變?yōu)閿?shù)字PID控制的增量式的PID控制，增量式PID控制算法可以通過公式2推導(dǎo)出。 調(diào)試工具介紹 IDE環(huán)境介紹CodeWarrior IDE 能夠自動地檢查代碼中的明顯錯誤，它通過一個集成的調(diào)試器和編輯器來掃描你的代碼，以找到并減少明顯的錯誤，然后編譯并鏈接程序以便計(jì)算機(jī)能夠理解并執(zhí)行你的程序。而且，這些宏的名稱都與說明文檔上相應(yīng)寄存器的名稱，相同或類似，這樣，很便于對S9S12X的開發(fā)。： hiwave程序界面 無線串口介紹 能夠獲得車模行進(jìn)中的速度與角度的實(shí)時參數(shù)對于車模系統(tǒng)的調(diào)試是非常有幫助的。在上電后模塊處于正常收發(fā)模式，此時“STATE 引腳”一直置高。又可以進(jìn)行透傳功能。最后使用上文中敘述的無線串口加MATLAB繪圖的方式來確定CPU獲得的圖像。 編碼器調(diào)試方法編碼器的調(diào)試方法和舵機(jī)轉(zhuǎn)角調(diào)試的第二個過程一樣，讓車模在跑道上跑10s的時間，然后停車，使用無線串口將角度發(fā)回到電腦里，并用MATLAB進(jìn)行查看。只有保證了角度靈敏并且編碼器也已經(jīng)精準(zhǔn)了以后才可以真正的進(jìn)行速度的調(diào)試。第七章 模型車的主要技術(shù)參數(shù)表 模型車的主要技術(shù)參數(shù)說明項(xiàng)目參數(shù)路經(jīng)檢測方法攝像頭組車模長、寬、高（mm）長：290 寬：200 高：350電容總量1400微法傳感器種類幾個數(shù)CMOS攝像頭一個，測速編碼器一個除了車模原有的驅(qū)動電機(jī)、舵機(jī)之外伺服電機(jī)個數(shù)一個舵機(jī)賽道信息檢測精度1cm賽道信息檢測頻率30HZ車?？傊亓?Kg第八章 結(jié)論第八章 結(jié)論 在智能車系統(tǒng)的制作過程中，我們小組成員從對智能車一無所知開始，經(jīng)過了查找資料，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，組裝車模，編寫程序，分析問題，最后終于能夠讓我們的車模跑的達(dá)到了預(yù)期的要求。 在算法方面，我們使用C 語言編程，利用比賽推薦的開發(fā)工具調(diào)試程序，經(jīng)過小組成員不斷討論、改進(jìn)，終于設(shè)計(jì)出一套比較通用的、穩(wěn)定的程序。能參加這項(xiàng)比賽，對于本隊(duì)每個人來說，定會成為人生當(dāng)中銘記的經(jīng)典，每個組員要感謝在這過程中一直鼓勵、支持、幫助我們的指導(dǎo)教師，感謝學(xué)校和大賽組委會為我們提供的展示平臺，感謝在這過程中所有幫助過我們的人們。 //場中斷中打開行中斷 { v_point_up[0][0]=0。// v_point_up[0][2]=0。// v_point_up[0][