有感于第五届全国大学生智能车大赛

制作爱好者 · 发表于 2011-1-31 08:54:32

来源大学生电子设计联盟：smile_keyang
本文来自: 大学生电子设计联盟(http://www.nuedc.net.cn/) 详细内容请参考：http://www.nuedc.net.cn/thread-9617-1-1.html
从09年12月份，到10年7月23日，我们团队经历了半年多的学习，我们顺利的完成了第五届全国大学生智能车大赛，虽然成绩不是很理想，但是从学习的角度上看，我们确实学到了不少、成长了不少。作为团队的负责人与发起者（刚开始我们学校不支持，在我的努力下学校最后支持了我们，并我们是学校唯一的团队参加）过程感触颇多，回想经过的点点滴滴，感觉走了很多弯路。我是在前人的肩膀下走过来的，也希望为下一批的你们留点什么。

一、如果报名参加全国大学生智能车大赛

关注官网：http://www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/web/questionView.jsp

建议：1）如果学校不支持（在你的努力下还不支持）建议放弃，因为搞智能小车（竞速类）成本确实很高。

2）时刻关注官网，最后与赛区组委会有一定的联系。

二、团队组建

参赛队员：有所侧重，两个人擅长写程序，一个人软硬都有一定的了解，关键还有彼此谈的来，好沟通。

指导老师：建议请一些年轻的、有激情的老师。

三、元器件购买

由于我们是第一次参加这样的比赛，没什么经验，学校也不是很支持，所以这让我们头疼了下。如果你资金不是很雄厚，建议只要是非官网上统一购买的（好像就只有车模有强制规定）就淘宝网上购买，服务好而且便宜。

四、如何开始做飞思卡尔小车

1）团队有个大致分工

即团队成员有个大致的负责侧重点，但是要明白软件与硬件是分不开的，注意彼此相互学校。

2）熟悉核心控制芯片（今年是S12XS128系列的）

9S12XS128这类芯片看起来挺复杂，确实也挺复杂，不过用到的模块却不多，所以不要担心，你完全可以把它当成普通的51来学，你要用到哪里你就搞明白哪里，一个模块一个模块的做实验、调试。

核心掌握的模块有：.ECT ADC PWM MDC PLL SCI

因为要做一个智能车系统注意完成以下几个方面：

•单片机初始化模块，实时路径检测模块，舵机控制模块，驱动电机控制模块，中断速度采集模块。

•（1）单片机的初始化模块包括：I/O模块、PWM模块、AD模块、计时器模块、定时中断模块初始化。

•2）实时路径检测模块：光电传感器检测黑线，将返回信号输入单片机的输入端口，经单片机内部AD转换，进行分析，得出合适的PWM信号控制舵机转向。

•3）舵机控制模块，驱动电机控制模块：通过直接输出PWM信号控制。舵机的控制采用开环控制，驱动电机采用PID算法控制。

所以让小车跑起来不难，接下来我分享下我调试各模块一些方法与经验

IO口模块程序示例

Void PORTB_Init(void){

DDRB=0xff;
//PB口作输出使用，1为输出，0为输入

PORTB=0x00;
//PB口数据寄存器值

}

注意：IO口要注意以下几点：（1）每个IO口的数据寄存器名可能不同（2）AN口只能作输入用（3）PH，PJ（高两位，低两位），PP可用输入中断功能使用（4）IO口作输入与输出时有不同的寄存器对应（5）IO口作复用时不能作IO口用，相反也不行

IO口可用作：调试接口（接数码管、液晶、拨码开关等等）所以必须掌握

使用拨码开关要注意这样用;

DDRB=0XFF;
//输出

PORTB=0XFF;

DDRB=0X00;
//输入

AD模块程序示例

Void ATD_Init(void){

ATD0CTL1 = 0x00;
//8位精度，不放电

ATD0CTL2 = 0x42;
//快速清除标志位，禁止外部触发，使能中断

ATD0CTL3=0x8a;//右对齐，每序列4次转换，不用FIFO，进入FreezeMode完成当前转换

ATD0CTL4 = 0x03;
//采样用4个ATD周期，F（ATD）=1MHz[bus clock为8MHz]

ATD0CTL5 = 0x29;
//SCAN模式，单通道，通道9

ATD0DIEN = 0x00;
//禁止数据输入

}

Void main(void){

ATD_Init();

………………………………………

}

#pragma CODE_SEG NON_BANKED

void interrupt 22 Int_AD0(void)

{ DisableInterrupts;

AD_wData = ATD0DR0L; //读ATD转换的寄存器值（低八位）

ATD0STAT0_SCF=0;
//（当AFFC为1时，写0清零；为1 时写1清零）

EnableInterrupts;

}

注意：ATD模块要着重注意：（1）标志位清零（比较复杂）（2）多通道转换后的储存顺序（3）精度的选择和转换速度(4)
单个通道与多通道转换的区别

定时器模块程序示例

Void Timer_Init(void){

TSCR1=0X90;
//使能定时器并设置为自动清除标志TFLG1

TSCR2=0X03;

//设置分频系数为8，及23

TIE=0X01;
//定时器通道0中断使能

TIOS_IOS0=1;
//PT0口为输出比较

TC0=TCNT+1677;
//设定初值 //定的时间就是从0加到1677要的时间

EnableInterrupts;

Void main(void){

Timer_Init();

…………………..

}

#pragma
CODE_SEG
NON_BANKED

void interrupt 8 Timer(void) {

DisableInterrupts;

TC0=TCNT+1677;
//设定比较器下次中断时间

TSCR1=0x00;
//关定时器（一般情况定没必要用这个）

EnableInterrupts;

}

注意：定时器模块要关重注意以下几点：（1）初值的设定，每次中断都要置初值（2）标志位的清零方式（3）PT口作为输入捕捉时的设置区别

脉冲累加模块示例

Void PT7_Init(void){

PACTL=0X40;
//脉冲累加系统使能，下降没触发，使用预分频因子定义的时钟

PACNT=0X0000;
//设定脉冲累加计数寄存器初值

}

注意：脉冲累加模块注意以下几点：（1）PACTL中的各位配合使用表，可以在自备次料上查

PWM脉宽调制模块示例

Void PWM_Init(void){

PWME=0X02;
//使能PWM1口，及PP1口

PWMCTL=0X10;
//级连PP0和PP1

PWMPRCLK=0X07;
//预分频A系数为128

PWMCLK_PCLK1=0;
//级连通道01选择时钟A

PWMPOL=0X02;
//级连通道01极性们为先高电平输出

PWMCAE=0X00;
//级连通道01为左边对齐输出

PWMDTY01=1000;
//占空比寄存器值

PWMPER01=1500;
//周期寄存器值

}

注意：PWM模块要注意以下几点：（1）PWM级联时寄存器名称区别（2）预分频与分频的联合应用

串行口SCI程序示例

Void SCI_Init(void){

SCI0BDL=(byte)(8000000/9600/16);//设置总线为8M时SCI波特率为9600Hz

SCI0CR1=0x00;
//数据格式为8位（没有奇偶校验位）

SCI0CR2=0x2c;
//接收中断使能，发送使能，接收器使能

}

Void main(void){

SCI_Init();

………………………

}

#pragma CODE_SEG NON_BANKED

interrupt 20 void SCI_RX_IRS(void){

byte RxData,RX;

DisableInterrupts;

RX=SCI0SR1;
//读状态寄存器，为清零作准备

RxData=(byte)SCI0DRL; //读接收寄存器的值

EnableInterrupts;

}

注意：串行口SCI要注意以下几点：（1）波特率的设置注意总线频率是否有变（2）SCI数据格式（2）接收中断标志清零是先读状态寄存器再读数据寄存器（4）发送时不能用中断，只能轮询标志位（易错）！！！

琐相环模块程序示例

Void SetBusCLK_32M(void){

CLKSEL=0x00;
//不使用锁相环

PLLCTL_PLLON=1;
//锁相环电路允许

SYNR=0xc0|0x03;
//SYNDIV=3

REFDV=0xc0|0x01;
//REFDIV=1

POSTDIV=0x00;
//分频系数为20=1

_asm(nop);
//等待锁相环稳定

_asm(nop);

_asm(nop);

_asm(nop);

_asm(nop);

_asm(nop);

_asm(nop);

while(!(CRGFLG_LOCK==1));

CLKSEL_PLLSEL=1;
//使用锁相环（只能写最后）

}

注意：锁相环要注意以下几点（1）锁相环使用后改变了总线频率，所以相它与总线频率相关的各模块寄存器也要相应改变，以免出现低级错误（易错）！！（2）锁相环设置顺序（3）超率不能超出范围（4）公式中的FOSC为晶振频率而非时钟频率，别搞错了！

SPI通信模块程序示例

void SPI_Init(void){
//SPI初始化

SPI0CR1=0xde;
//SPI中断使能，SPI系统使能，SPI为主机模式，SPI时钟极性为低时钟有效，SPI传送期间从机SS脚可保持低电平

SPI0CR2=0x12;样
//模式错误使能，等待模式下停止SPI时钟

SPI0BR=0x07;
//分频系数为256

SPI0SR_SPIF=0;
//接收中断标志初始化为0

}

void Send_Data(unsigned char data){
//SPI发送数据

while(!SPI0SR_SPTEF);
//等待发送寄存器为空

SPI0DRL=data;

while(!(SPI0SR_SPIF));
//等待接收标志置1，接收到的是返回值

aa=SPI0DRL;

}

unsigned char Read_Data(){
//SPI读数据

unsigned char data;

while(!SPI0SR_SPTEF);
//等待发送寄存器空（因为SPI中收、发都用一个寄存器）

SPI0DRL=0xff;

while(!SPI0SR_SPIF);
//等待接收标志置位

data=SPI0DRL;
//读出数据

return data;
//返回数据

}

注意：SPI要注意以下几点：（1）HCS12中SPI数据寄存器虽然有十六位，但有用的只有八位

（用到的）PC9S12XS128MAL中断向量表

#define VectorNumber_Vporth
25
PORTH中断号

#define VectorNumber_Vportj
24
PORTJ中断号

#define VectorNumber_Vatd0
22
A/D转换中断号

#define VectorNumber_Vsci1
21
串行口1中断号

#define VectorNumber_Vsci0
20
串行口0中断号

#define VectorNumber_Vtimch0
8
定时器中断

书籍与网站推荐：

大学生电子设计联盟：http://www.nuedc.org/index.php

智能车制作：http://www.znczz.com/index.php

电子设计吧：http://www.dzsj8.com/index.html

书籍：学做智能车等网上有电子版

推荐的算法：

PID算法：

一般步骤：

1．负反馈

自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。

2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。 b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。 c.确定积分时间常数Td 积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定 P和Ti的方法相同，取不振荡时的30%。 d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。

舵机有关：

舵机的转向模块是赛车上的重要模块，赛车灵巧的转向是其能快速过弯的保证，所以如何加快舵机的响应速度是进行舵机改造时要考虑的关键问题。

舵机改造的建议：

1）
位置改变 2）舵机力臂加长
目的：减小拉力增大扭力

用的时候，注意舵机电压的大小，建议在小车工作的时候和调试下载的时候测量下供给舵机电压的大小，因为如果过大很容易烧坏舵机。

写在最后的话：

感谢一路走来的团队，感谢给我们帮助的你们，由于本人也是初学者，错误在所难免，忘批评指正，共同成长，迎接挑战。

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