学做智能车——飞思卡尔智能车比赛亲身经历

kxfc

这个是我后来总结的智能车驱动电路相关内容。

直流电机驱动电路直接左右小车的极限速度。其驱动控制效果影响直线路段速度及入弯速度。根据赛道的不同路段，可采用不同的速度控制策略，主要包括：直线段加速行驶、高速稳定行驶，入弯制动减速行驶、弯道低速行驶，S弯间断制动行驶。直流驱动电机的控制由单片机的PWM信号完成。小车的速度控制算法可采用PID或模糊控制算法，均能满足小车系统的控制要求。

通过电机驱动模块，控制驱动电机两端电压可以使小车加速或制动。常用电机驱动有以下三种方案：

1.集成方案：33886驱动

采用飞思卡尔公司的直流电机驱动芯片MC33886。其驱动能力强，有过流保护功能，状态监测功能，通过PWM调节可实现正反转。

1)单独使用一片33886
优点：应用电路简单，实现方便。缺点：芯片驱动电流小，内阻大，可能存在发热严重的问题，不好加散热片。

2)采用两片或者四片MC33886并联
优点：可以增大驱动能力，减少单片机发热量。缺点：存在均流不佳的问题，有碍提高整个装置的输出，甚至造成器件和装置的损害。

2.组合方案：33886 + 场效应管驱动

采用MC33886或其他驱动芯片与场效应管设计驱动。优点：驱动电流理论上能达到74A，解决了33886的散热问题，
充分发挥33886的性能，场效应管也不用加散热片，使小车发挥更好的加速性能。缺点：电路复杂。

3.分立元件方案：H桥驱动

采用大功率场效应MOS管自行搭建H桥电路对电机进行驱动。

优点：内阻极小、开关速度快、加散热片很方便，可发挥电机极限速度。缺点：电路连接和逻辑控制较为复杂，设计难度大。

kxfc

之前说过红外传感器我们是拿万用表测的，而且33886控制直流电机和舵机控制也没有进行实际的测试。
那时候，我们还是程序傻瓜。而且当时做车模的只有我和另一个班的那个人，我班的那个嘴子在接受我教训之后，还是当做耳旁风。接着上网到半夜，下午才起来。
另一个班的那人，他主要负责程序部分，我问他看得怎么样了，他说懂一点（确实，什么都懂一点，但什么都不是全懂。。。）
当时我们下了很多 各届比赛的技术报告，还有论坛里面的一些 程序设计资料。但还是一头雾水，需要拿个好一点的模板，来自己调试下，可惜当时没有，我们几次跑去 本部那里，找老师什么的，老师表示也无能为力，让我们联系本部做车模的，看他们的程序如何。我和本部他们车模的见面很少，也几乎不认识。我们做车模的地点是在自己的宿舍，什么  烙铁，工具箱，车模材料什么的都在宿舍放着。（乱的很，环境很差！），在一般的三本的宿舍里，大家有所不知，学习风气不是很好的，学生有不少是来混文凭的（有些不是，也有努力奋斗的人）。他们在学校主要就是玩游戏，上网（有些一天玩15个小时，吃饭都是打电话叫外卖的。）我的宿舍里十分乱，老是有人过来逛(他们没有什么事，就是闲的无聊，蛋疼这个词就是形容他们的！)。他们过来逛，你知道他们做什么吗？ 只是来看看宿舍又没人，瞎聊一阵子。如何你忙的话，他们有些就会 问些傻B的问题， 我明明在宿舍做车模，在忙着。他们来了问一句，你在做车啊，我说恩，他们又乱七八糟问一堆，还问我原理，我真是操蛋了，想当初老师让参加比赛没有一个人来，看到我在做了好奇心来了。 那段时间一直有人过来。我在电脑上调试程序，有人来了我没理。那人突然直接就拍我一下，我一转头，人就走了，我只能说这些人真的蛋疼了。 无聊到那种地步了。。。有时候他们还在宿舍打牌，一直玩到很晚，和我在电脑前看车模资料形成鲜明的对比。。。 我的感觉是：仿佛我是一个另类，他们是正常的。。。真的是这样的。

在本部的话，那里学生做车模有专门固定的实验室，还有实验仪器设备，我们的仪器只有一个数字万用表，还是和本部实验室借的。（我们这边没有实验室。）本部的学生下课了直接可以去实验室去做。我们如果需要用到仪器的话，每次先做30-40分的车到了本部，然后在和本部的公用仪器，有时得排队等。 后来我们去的次数多了，以至于一个星期去四次。那实验里面做车模的和我们也比较熟了。他们开始进度也是很慢的，连我们快都没有（主要原因是只有一个学生在认真做，其他两个也是心不在焉的，）我们硬件已经完了，他们硬件才刚做到传感器。
我问他们程序的事情，他们说还没做到那里。我们后来又去了好几次，他们程序还是没有。
后来事情发生了变化。。。突然有一天本部实验室里的那组，开始调试程序了，并且已经到了后期。。

kxfc

之前说到本部实验室里的那组程序突然到了后期。。。这根本不是我们所能理解的。他们的车马上就可以试跑了，我们车的还没“灵魂”。我在想难道那个组的主抗是无敌的存在？硬件和软件一人搞定？那个组的主抗是个看起来很文弱的样子，戴个眼镜。其貌不扬，但很有内涵。还是人外有人，山外有山。这个实力差距太大，刚开始是我大意了吗？那我眼力也太差了吧。。。  我这种想法没有持续多久，实验室来了一个戴眼镜的帅哥，个子一米七左右。他进了实验室直接坐在了那组主抗的旁边，问那个主抗程序怎么样？他要再看看程序什么的。我顿时明白了，原来有外援。后来我才了解到那个帅哥是本部大四的，有过车模制作的经验，专门做程序的。我们当时没好意思直接去问要程序，就去找了老师，通过老师，我们终于得到了两部分程序：一是：PWM调试程序；二是AD转换的部分程序。当时感觉天上掉馅饼了，我们当时在想，不出假以时日，也可以跑了。可是这远远没有我们想的那样，我们拿到程序之后先弄的PWM程序进行调试，这个时候迎来了我们一个大的失败。在我们连接好线后，运行程序，发现电机并没有转，舵机倒是可以转。这说明PWM没有问题，问题出在了33886上，我们仔细检查，电路完全正确，我们为此还检查了N遍，真的是N遍！当时让别人来看，也没发现什么问题。我们就回去了，仔细想，乃至于晚上还在想，还是不明白。我们于是又做了一个33886，去试验，结果还是不行。我们实在无能无力了，就找到了我们的学长，目前已经在读研究生了，他也是我们三本这边的，他是摄像头组（和我们同时参加比赛）的，车也已经可以跑了。我们就去仔细观摩了一番。真是大开眼界啊！第一次见到赛道，第一次看到有车模可以在跑道上跑，我们就这样看了不知多长时间才想起去问33886的事情。我们叙述了情况之后，就问我们学长用的什么电路，他说用的就是典型电路，就是芯片的典型电路。我恍然大悟，以前一直以 学做智能车 那本书为模板参考，这次得自己去好好琢磨了。我们随后又查看了他们的车，再对比典型电路。。。我真恨不得骂自己傻B。。。  FS那个引脚要接一个电阻（一般都是1.3K）再接到5V电源上！还有D1和D2，我后来才知道这几个是控制输出状态的！！！33886后面的那个真值表，大家都知道吗？

D1和D2一个置高电平，一个得接低电平。我们当时就是这三个引脚都没接！！！就这样，前前后后浪费了2个星期！！当时是最无奈的日子，像个猴子一样被困于笼子里面，几乎问遍了所有人。我们那会着急的很，因为四月多就是学校的比赛，如果跑不起来就彻底没资格了。33886的问题解决之后，我们之后开始测试AD转换，当时我真不知道怎么想的，为什么33886测试失败后不直接弄AD转换呢？非得卡在一个问题上！我现在也得不出答案。 测AD转换的时候我们非常快，想节约时间。AD转换调试后发现，传感器工作良好！这也许是对我们的一个安慰吧，我们接上8个AD转换后，发现工作的只有四个，原来他们给我们的调试程序只有四个AD转换，这还不简单，加呗！结果加上去出错了，我们急了。看书查资料，发现好像少了两个相关的定义。。。就因为这个我们两个去查书，看程序。。。我到这个时候才知道，我们组那个另一个班的，之前说搞程序的。他竟然也是什么都不会，和我一起在学习。。。。。。大家知道这个时候我的心情能用什么来形容吗？？？我们组三个人啊，大哥！！！一个是说要好好做，但什么都不做（嘴子），另一个是说了做，实际上也在做，但做了好像什么都没做！ 就剩下我一个人了啊！！！ 当时真的是什么话都说不出来了！ 那种好像一开始就设计好了的，不知道谁把我给玩了。玩得那么顺其自然。我后来有种感叹造物主的伟大命运安排的神力。。。

kxfc

回复 40# tj3525467


    随时欢迎，有事直接来找我！

kxfc

历届所有智能车比赛技术报告合集，希望能对你们有所帮助！
帖子地址：http://www.znczz.com/thread-24994-1-1.html

kxfc

回复 43# tyj19891126


    晚上进行更新，谢谢大家支持！

kxfc

回复 50# 2008145228


    赛道识别和控制，明天就可以看到了。主程序部分还没开始，呵呵

kxfc

之前说到，那个做程序的那个组员和我一样，才开始学AD转换，准备修改程序。我随后问了他之前的一段时间在做什么。他说他之前一直在看单片机，网上的例程一类。之前我们自己也调试过PWM一次，由于当时硬件没能成功，搁置失败了。我问他看到哪了，他说东西太多了，只看了个基本的。AD，什么的还没涉及到。。。接下来的时间里，我和他一道，查找相关资料。确实如此，光是飞思卡尔单片机的技术文档就复印了三大本，垒起来差不多有五厘米了！而且全是英文的，我们根据中文的一些例程和英文技术文档，也没花费多少时间（大概是半天内吧？）就搞定了。最后测试成功。当时是感叹了良久！一是：我们终于做出来了，二是：学习的方法的问题。在之前的制作中我自己犯了很多错误。。。现在总结下： 一：自以为是，当时太相信别人的方案了，自己没有什么主见。导致认识受限，走进了死胡同。二：我们对车模制作没有一个整体的规划，总是自己按照自己的步子在走，有两个在做，但是合不到一起，力量分散。三：平时时间安排不恰当，作息不大规律，我们有时9点至10点起床，晚上一两点睡觉。四：学习方法错误，应该直接面向车模，而不是应该一步步从单片机、模拟电路、数字电路学起。。。我们时间紧迫，根本没有时间来让你从头看起！要让车跑，就学车模跑起来需要的东西！你不需要学习数电、模电，只需要知道用到的电路有哪些芯片，元件，该怎么连。你不需要看完单片机所有的东西，只需要学 时钟频率设置 、AD转换PWM、和相关控制算法就好了，时间充足学习计数和中断等。 。。我们就在此刻统一了意见和想法。此后我们两个就天天在一起做车模，不遗余力的做。虽然整体控制程序还差得远，但我们两个一直在想办法，每天都想，要创造自己的路。眨眼又过了大概二天吧，学校里通知某个早上全校第一次试跑。那天我们起得很早，早早地就去了实验室，开始弄程序。就在开始比赛前3,40分钟，做程序的那个组员突然有了灵感。急忙开始写，临近比赛了，程序还没写完，我们撤离了比赛场地（那个实验室），他接着写，我去抽号，按号上场。我抽了号，又回到实验室去，他还在写，我们的号在前面，马上就轮到我们了。我问他写好没，他说控制的好了，但是延时的没写好（按了小车开关后，两秒后开始跑）。我说不写那个了，直接去比赛场地。我们去了之后很快轮到我们了，第一次试跑竟然是在学校的初次比赛上，这个也太滑稽了。不过更滑稽的是，还完整地跑下了一圈，没有冲出赛道和走错。当时围观的有很多老师。还有我们的领导在，我们有三组参加比赛，当时竟然只有我们可以跑起来! 我学长他们的那个临时出了问题，我们班另一组做车模的还压根没做（也不是完全没做，焊好了一个电源板，仅此而已）。。。（他们三个人闹矛盾，做不到一起，都指望着有人可以做。一个等一个，最后谁都不管了。。。）  看着车第一次可以跑完，我们很是兴奋！一切都很清楚了，清楚了什么事智能车，如何能让车实现自动寻线，不是看书，或者通过相关理论。而是真正知道它是如何运作的。一切都是那么简单，掌握在手中。做车模根本不难，让车跑起来很简单。如果我们不是零基础，或许这个过程就可以称之为玩。这个过程打破了我们之前的无知，渐渐地进入了状态。。。

下面就是我们第一次参加学校比赛时的程序，让全国的学生都见笑了，我称之为万能程序（光电和电磁可以直接使用），最简单，最基本的程序，只能让车跑，什么算法都没有。    之前的不完整，少了个AD转换。现在加上，望大家原谅！！！

kxfc

一般初学者可能对于飞思卡尔单片机的调试和下载程序很模糊，不知道怎么做。我这里将所有步骤一一列出，希望对大家有所帮助！

大家都知道飞思卡尔单片机调试及下载要用到codewarrior和BDM。
codewarrior5.0 下载地址：http://down.qiannao.com/space/file/zqdsqycx/CW_S12_v5.0_Special(3).rar/.page
BDM驱动  ：   
这里先介绍它们的安装。以9S12XS128-80单片机为例，选择调试软件codewarrior5.0   
一：codewarrior5.0的安装
解压压缩文件后是.exe格式。双击开始安装。



单击NEXT，

此时的这个安装不是真正安装，这个相当于.exe的解压。默认存在了临时文件夹中，再点NEXT，稍等片刻，出现如下：





这个才是真正开始安装，点击NEXT，选择I  accept .....






选好后点NEXT，再点NEXT，出现如下：
这里要选择安装目录，默认为C盘，不过不建议装到C盘（C盘为系统盘，装了可能会使系统变慢），单击 changge,如下

将C改为其他盘，如D,E,F。只需要将C改为D,E,F 即可。也可另选文件夹或者新建。选好后点OK。再点NEXT，出现如下：






这里强烈建议新手选择complete(完全安装)！！！（如果选典型，可能漏选安装项目，造成BDM无法使用!!）。选择后点NEXT，




到这里，要注意了，你们要用到哪些文件类型，就选哪些，不用的完全可以不选。
例如只用C语言的话，就只选第一个和第二个，其他都不选。
单击next,再点击Install。
注意！！！这里出现的一切对话话，都选择允许！（不少人安装防护软件，可能会弹出提示，要注意）等一会后，出现如下：



点掉那个勾，check  for  那个什么的。 然后点Finish.完成安装！
在开始菜单里的程序里，找到Freescale CodeWarrior , 打开CodeWarrior IDE，即可运行。




二：BDM驱动的安装

详细可以参见    新款三合一BDM调试器说明书   
这里大概讲述下， 驱动得自己安装，而且一定要将相关的.dll文件 拷到相应的目录！


安装好BDM驱动后，打开CodeWarrior IDE ,出现如下：


选择第一个  creat new project ,出现如下：

选择好相应的单片机（MC9SXS128），并选择TBDML。点击下一步。之后就是选择新建项目的地址了。也可以直接点完成。

双击main.c  就可以编写自己的程序了。

写好后，点击 Make , 看检查有无错误，没有错误的话，可以进行调试。

kxfc

之前说到程序写好后，点击 Make 下载 (903 Bytes)
19 小时前

, 看检查有无错误，没有错误的话，可以进行调试
下载 (848 Bytes)
19 小时前








单击OK，再单击OK，出现如下：


打开里面的Data1,运行程序（绿色箭头，运行；红圈里黑箭头，停止。）

就可以查看相关变量的数值：





比如这个里面，_PWMPER01  WORD （值）为：20000  （舵机控制周期:20ms）；_PWMDTY01  WORD （值）为：1800 (当前占空比为1800：1.8ms)  

此时可以随意更改PWMDTY01 的 WORD ，舵机即转相应角度。同理可更改PWMDTY23 的word , 即可改变直流电机速度。