【正文】 ％。數(shù)組內(nèi)容變量類型及范圍02數(shù)據(jù)包標(biāo)志‘CAR’char string34給定速度（以編碼器脈沖為單位）SetSpeedNint 020056實(shí)時速度（以編碼器脈沖為單位）RealSpeedNInt7小車狀態(tài)標(biāo)志char8小車?yán)塾?jì)接收數(shù)據(jù)次數(shù)RecevieTimerunsigned chart（續(xù)）數(shù)組內(nèi)容變量類型及范圍910舵機(jī)轉(zhuǎn)角（以us為單位）RudderOUTint 1000200011設(shè)定坐標(biāo)位置SetOriginchar 11011012黑線坐標(biāo)位置BkLnHistoryPosi[0]char 1101101317控制參數(shù)（0、6）格式為： 標(biāo)志+數(shù)據(jù)(參見下面具體說明)1829光電值A(chǔ)TDData[011]unsigned char array控制參數(shù)0代表速度Kp1代表速度Ti2代表速度Td3代表方向Kp4代表方向Ti5代表方向Td6代表小車運(yùn)行時間調(diào)試小車選擇無線模塊的依據(jù)是要接口簡單，體積小適于車載，傳輸速率滿足需要、傳輸可靠，傳輸距離適中，： SZ05系列無線模塊對于采集到的數(shù)據(jù)可通過上位機(jī)的串口或USB口讀取，然后通過上位機(jī)軟件處理并顯示，： 無線模塊接口示意圖 通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)，可以實(shí)時控制和了解車模的各種狀態(tài)，配合上位機(jī)（此處不詳述）來調(diào)整PID系數(shù)是非常方便的。具體的流程，： 增量式PID算法流程圖 使用PID控制算法，可以使得小車的環(huán)境適應(yīng)性增強(qiáng)，不需要很詳細(xì)的調(diào)整每只管子對應(yīng)角度和速度的關(guān)系。前者積分項(xiàng)由于要累計(jì)所有原始偏差值，這就造成計(jì)算量過大，以及需要較多的存儲空間來存放這些數(shù)據(jù)，這對MCU來說會造成資源緊張；后者則是把控制中的控制量以增量的形式給出，這種算法計(jì)算得到的是控制量的增量Δu，計(jì)算中的偏差e只需當(dāng)前及前兩個采樣時刻的，如公式（4），所以無需過多空間來儲存偏差，且計(jì)算量小。基于微處理器的PID控制器是數(shù)字PID控制。（程序詳見附錄6） 黑線坐標(biāo)計(jì)算 因?yàn)橛?2只光電管，且采用模擬量，所以每只管子對應(yīng)的權(quán)值可以設(shè)為LEDPosition[12]={110，90，70，50，30，10，10，30，50，70，90，110}，再設(shè)定一個最低值（對應(yīng)白線）LEDLowOutValue[12]，和一個最高值（對應(yīng)黑線）LEDOutRange[12]，以及根據(jù)具體場地來設(shè)定的閥值LEDGateValue[12]。 因此，當(dāng)檢測到黑線數(shù)大于3的時候，先判斷是否為窄道，否則就是十字線，車子保持方向和速度行駛。在判斷開關(guān)量的同時，還要判斷上升和下降沿的次數(shù)，用于識別起跑線。（程序詳見附錄4） 路面信息采集根據(jù)硬件電路連接，有12只紅外收發(fā)管，軟件設(shè)計(jì)將其分為奇數(shù)和偶數(shù)兩組，交替工作，以減少臨近兩只管子間的干擾，因此設(shè)計(jì)了路面信息采集流程。 Clock SA = Clock A / (2 * PWMSCLA) 公式（3）7. PWM Channel Period Registers (PWMPERx)，PWM通道周期值設(shè)定寄存器。每個PWM通道有兩個時鐘源可以選擇，通道0、5可以選擇Clock A或Clock SA，通道7可以選擇Clock B或Clock SB。2. PWM Control Register (PWMCTL)，該寄存器的PWMCTL[7:4]，是級聯(lián)使能控制，將8個8位通道07，級聯(lián)成4個16位通道（PWM0PWM2PWM4PWM67），以提升控制精度。 這樣就可以確定模塊軟件的編寫了：采樣前放電，8bit精度；采用快速清除標(biāo)志位，禁止外部中斷；每次轉(zhuǎn)換序列為6，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)右對齊，非FIFO，F(xiàn)reeze模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)換；采樣時間為4個ATDCLK；啟用多通道轉(zhuǎn)換，起始通道為通道0。計(jì)算方式如公式（2）：fATDCLK=fBUS*(PRS+1) 公式（2）5. ATD Control Register 5 (ATDCTL5)，該寄存器的MULT和ATDCTL5[3:0]（CD、CC、CB、CA）。當(dāng)DJM=0時，左對齊；當(dāng)DJM=1時，右對齊。本文設(shè)計(jì)使用PIT0作為小車運(yùn)行時間的中斷定時，周期為5ms；使用PIT1作為光電管采集路徑信息、ADC轉(zhuǎn)換和SCI無線數(shù)據(jù)發(fā)送的中斷定時，周期為250us。置1時，相應(yīng)通道使能。當(dāng)設(shè)置為0時，對應(yīng)通道選擇時基0；置1時，對應(yīng)通道選擇時基1。4. PIT Load Register 0 to 3(PITLD03)，該寄存器用于設(shè)置PIT模塊中的16位計(jì)數(shù)器初值，和8位計(jì)數(shù)器配合而成24位計(jì)數(shù)器。2. PIT Channel Enable Register(PITCE)，該寄存器用于對PIT模塊中的4個通道使能進(jìn)行設(shè)置。5. CRG Flags Register (CRGFLG)，改寄存器是CRG模塊的狀態(tài)位和標(biāo)志位，其中它的第三位LOCK，是IPLL當(dāng)前狀態(tài)標(biāo)志位，寫無效，為1時說明VCOCLK是在范圍內(nèi)的頻率。如果為0，禁止，則fBUS=fOSC/2；如果為1，使能，則fBUS=fPLL/2。第五章 軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)總體設(shè)計(jì)里的程序主體流程圖，可以將智能車的軟件設(shè)計(jì)，主要分為：系統(tǒng)模塊初始化、路面信息和速度采集模塊、方向和速度控制模塊等。3. 路面信息處理。 程序主體流程圖 下面介紹下軟件模塊的功能：1. 系統(tǒng)模塊初始化。5. MCU控制模塊，將各個模塊所采集到的信息進(jìn)行處理，通過相應(yīng)控制算法，得出控制策略，從而保證車模的正常行駛。各個模塊的具體功能流程圖，： 硬件模塊功能流程圖下面介紹下硬件模塊的功能：1. 傳感器采集模塊，使用12只光電收發(fā)一體管，每只間隔20㎜，用于對路面信息的采集，將實(shí)時路況反饋給MCU控制模塊處理。3． 傳感器。十字交叉線、窄道（第五屆無）、15176。在重點(diǎn)代碼完成時，最好加上相應(yīng)注釋，不僅方便自己查找和修改BUG，也能為隊(duì)友的學(xué)習(xí)和改進(jìn)提供幫助。 C語言主要用來構(gòu)建整個程序的框架[9]，充實(shí)各個函數(shù)，而匯編語言用到的地方相對來說就要少很多，主要是用在單片機(jī)的軟件復(fù)位和傳感器的信號采集等，比如攝像頭的采集，如果用C語言的循環(huán)結(jié)構(gòu)來寫的話，可能會出現(xiàn)采集到的信號不完整，或是完全采集不到信號的情況，這是因?yàn)槠鋱?zhí)行效率不夠高、速度不夠快的原因，在很短的周期內(nèi)，根本執(zhí)行不完所有的代碼。它還能顯示程序各個變量的值和標(biāo)志位，以及匯編代碼、內(nèi)存地址數(shù)據(jù)，是整個調(diào)試工具的界面。 編譯和仿真編輯好源碼后，單擊【Make】按鈕，如果沒有報錯，說明編譯成功。 CodeWarrior操作界面 新建工程一般初學(xué)，為了加深對MCU的了解，都采用手寫代碼的方式，初始化各個模塊的寄存器，嘗試新建一個項(xiàng)目[9]，選擇【Greate New Project】，接下來選擇MCU類型為【MC9S12XS128】，一般常用的調(diào)試模式為：【Full Chip Simulation】和【TBDML】，其它設(shè)置可以默認(rèn)，也可以根據(jù)自己的需求來更改，比如需要在GUI界面下初始化時鐘和輸入輸出等模塊的話，可以選擇【Processor Expert】，下面就可以開始編寫自己的代碼了。開發(fā)工作室提供高度可視且自動化的框架，可以加速甚至是最復(fù)雜應(yīng)用的開發(fā)，因此對于各種水平的開發(fā)人員來說，創(chuàng)建應(yīng)用都是簡單而便捷的。第三章 開發(fā)環(huán)境CodeWarrior Development Studio（開發(fā)工作室）是完整的用于編程應(yīng)用中硬件bringup的集成開發(fā)環(huán)境。2. 通信和I/O。該模塊是一個可編程的16位RISC核心，其設(shè)計(jì)運(yùn)行頻率可高達(dá)100MHz，是一個智能的、可編程的直接內(nèi)存存儲（DMA）模塊，可以進(jìn)行中斷處理、通信和數(shù)據(jù)預(yù)處理，通過提供處圍模塊、RAM和I/O端口之間的高速數(shù)據(jù)處理與傳輸，卸載CPU的任務(wù)，提高單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力。S12X系列增加了172條額外指令，可以執(zhí)行32位計(jì)算（共有280條指令），總線頻率最高可達(dá)40MHz，并且具備完全的CAN功能，改進(jìn)了中斷處理能力。目前在國外大廠因開發(fā)較早、產(chǎn)品線廣，所以技術(shù)領(lǐng)先，而本土廠商則以多功能為產(chǎn)品導(dǎo)向取勝。帶片內(nèi)ROM型的芯片又分為片內(nèi)EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內(nèi)掩模ROM型（典型芯片為8051）、片內(nèi)FLASH型（典型芯片為89C51）等類型，一些公司還推出帶有片內(nèi)一次性可編程ROM（One Time Programming，OTP)的芯片（典型芯片為97C51)。） 第六章：設(shè)計(jì)總結(jié)（總結(jié)了設(shè)計(jì)的總體結(jié)果和過程中遇到的一些問題和不足。）第二章：MCU（介紹了MCU的基本知識，以及MC9S12XS128的特點(diǎn)和資源。這就要涉及到各種各樣的控制方法，比較常見的有比例積分微分控制（PID）、模糊控制（FUZZY）等方式。 現(xiàn)狀該競賽迄今已成功舉辦了四屆，從第一屆共有25個?。ㄗ灾螀^(qū)）、直轄市59所高校的112支隊(duì)伍參賽開始，發(fā)展到第四屆共有來自全國26個?。ㄗ灾螀^(qū)）、直轄市的230余所高校的780支隊(duì)伍參賽，分華南、西部、東北、華東與華北五大分賽區(qū)進(jìn)行選拔。s 8 or 16bit microcontrollers, through the use additional sensor and drive circuit, The preparation of the corresponding control software, to produce a road car can be independently identified, in accordance with the provisions of routes to plete the shortest time is the winner.Therefore, the smart car production, control software design and preparation is critical and important technology. This paper describes the use of S12 MCU core and the infrared transceiver, intelligent vehicle systems for sensor control software design. Including the PLL, PWM, and ADC and other major module initialization, and the direction and speed of the PID control algorithm, wireless data acquisition, as well as designing some of the problems encountered and solutions.Key wordsMCU，PID，Smart car.第一章 緒論 背景2006年，受教育部高等教育司委托，由教育部高等自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會主辦，第一屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車競賽在清華大學(xué)舉行。因此，在智能車制作中，控制軟件的設(shè)計(jì)和編寫是非常關(guān)鍵和重要的技術(shù)。競賽要求在組委會提供的賽車模型上，使用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的8位或16位微控制器，通過自行增加傳感及驅(qū)動電路，和編寫相應(yīng)控制軟件，制作一個能自主識別道路的賽車，按照規(guī)定路線行駛，以完成時間最短者為勝。關(guān)鍵字微控制器，PID，智能車Design and Implementation of Smart Car’s Software Based on MC9S12XS128 MCUAbstractIn 2006, the first Freescale National University Student Smart Car race was held in Tsinghua University, with the fourth rac