飞思卡尔智能车综述侯远韶

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1、目录一起源3二比赛规则3三原理技术介绍：43.1智能汽车设计基础—硬件43.1.1传感器系统43.2智能汽车设计基础—软件93.2.1汇编语言93.2.2控制算法10四智能汽车设计基础—微控制器154.1单片机简介154.2单片机系统164.3FreescaleHCS12单片机简介164.4MC9S12DG128最小系统设计174.4.1时钟电路184.4.2电源电路194.4.3复位电路194.5BDM接口194.6单片机并行口及驱动能力204.7调试用LED灯20五方案简介215.1图像采集模块2

2、25.2速度采集模块235.3加速度传感器模块245.4电机驱动模块245.5舵机驱动模块255.6电源管理模块255.7调试模块26六单片机充电器与蓄电池的关系266.1智能充电器的硬件结构276.2充电算法的设计与实现28飞思卡尔智能车报告一起源“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国，是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的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。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径的智能车，在专门设计的跑道

3、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。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识。二比赛规则参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模，采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车工程制作及调试。三原理技术介绍：“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思

4、卡尔半导体公司的8位、16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，制作一个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。3.1智能汽车设计基础—硬件从外观上看，智能车系统主要表现为由一系列的硬件组成，包括组成车体的底盘、轮胎、舵机装置、马达装置、道路检测装置、测速装置和控制电路板等。3.1.1传感器系统在工程上，系统中各种物理量都必须转换成一定规格的信号（电信号或气压信号）才能被检测、采集和显示。所谓传感器，即是将被测量按照一定的物理或化学

5、原理转换成某种规定的输出信号的装置或器件。通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件能够随着被测量的变化而引起某种易被测量的信号的变化，而转换元件则将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分，具体的电量形式取决于敏感元件的原理。除此之外，由于转换元件的输出信号一般都很微弱，为方便传输、转换、处理及显示，通常有信号调理转换电路、辅助电路等，将转换元件输出的电信号进行放大或运算调制。因此，传感器的组成通常包括敏感元件、转换元件、信号调理转换电路和辅助电路。传感器组成智能汽车设计中涉及

6、到的传感器主要有三种：光电式传感器、图像传感器和测速传感器。3.1.1.1光电式传感器光电式传感器的结构简单，响应速度快，可靠性较高，能实现参数的非接触测量，因此广泛地应用于各种工业自动化仪表中。光电式传感器可用来测量光学量或测量已先行转换为光学量的其他被测量，然后输出一定形式的电信号。光电式传感器由光路及电路两大部分组成，光路部分实现被测量信号对光量的控制和调制，电路部分完成从光信号到电信号的转换。3.1.1.2图像传感器图像传感器在智能车设计中非常常见。智能车路径识别模块中的摄像头的重要组成部分就

7、是图像传感器。图像传感器又称为成像器件或摄像器件，可实现可见光、紫外线、X射线、近红外光等的探测，是现代视觉信息获取的一种基础器件。因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展（光谱拓宽、灵敏度范围扩大），能给出直观、真实、多层次、多内容的可视图像信息，图像传感器在现代科学技术中得到越来越广泛的应用。CCD图像传感器从结构上可以分为两类：一类是用于获取线图像的，称为线阵CCD；另一类是用于获取面图像的，称为面阵CCD。线阵CCD图像传感器对于线阵CCD，它可以直接接收一维光信息，而不能直接将二维图像转换

8、为一维的电信号输出，为了得到整个二维图像的输出，就必须用行扫描的方法来实现。面阵CCD图像传感器面阵CCD图像传感器的感光单元呈二维矩阵排列，能检测二维平面图像。由于传输与读出方式不同，面阵图像传感器有许多类型，常见的传输方式有行传输、帧传输和行间传输三种。3.1.1.3测速传感器霍尔传感器霍尔传感器是基于霍尔效应原理，将电流、磁场、位移、压力、压差转速等被测量转换成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、温度影响大、要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但