●章 競賽簡介11.1 競賽與規則簡介11.1.1 競賽介紹11.1.2 競賽規則21.2 歷屆競賽承辦單位及獲獎情況21.3 歷屆競賽變化趨勢4第2章 智能汽車硬件設計52.1 供電模塊電路設計62.1.1 單片機供電電路設計62.1.2 舵機供電電路設計82.1.3 特殊傳感器的升壓供電102.1.4 傳感器等其他外設供電122.2 電動機驅動電路設計132.2.1 脈寬調制基本原理132.2.2 H全橋的基本原理152.2.3 A車模、D車模電動機驅動方案162.2.4 B車模電動機驅動方案172.3 信號傳遞電路的設計202.3.1 電動機控制信號的電平轉換與隔離212.3.2 傳感器數據信號的電平轉換232.3.3 舵機控制信號的隔離252.4 測速模塊原理與電路設計262.4.1 光電脈衝測速原理262.4.2 低成本方案――光電碼盤272.4.3 高精度方案――光電編碼器292.4.4 第五輪測速方式302.5 輔助調試設備及其電路設計312.5.1 液晶顯示312.5.2 矩陣鍵盤332.5.3 撥碼開關342.5.4 串口通信352.5.5 無線通信372.5.6 SD卡讀寫382.6 主板外形設計392.6.1 A型車模主板設計參考392.6.2 B型車模主板設計參考402.7 PCB實體電路設計412.7.器件封裝選擇412.7.2 基於原理圖設計實體電路422.7.3 電路抗干擾、防靜電設計452.7.4 自制PCB的方法指導46本章小結48第3章 智能汽車軟件設計493.1 C語言核心內容與芯片編程規範493.1.1 C語言核心內容493.1.2 命名規則563.1.3 注釋583.1.4 統一類型別名定義593.1.5 編碼603.2 控制主程序613.2.1 攝像頭組主程序設計613.2.2 電磁組主程序設計613.2.3 光電組主程序設計623.3 賽道信息的獲取633.3.1 攝像頭圖像的獲取633.3.2 電磁傳感器信號的獲取703.3.3 光電傳感器信號的獲取733.4 信號處理與賽道識別743.4.1 攝像頭圖像處理與賽道邊沿識別743.4.2 電磁車信號放大與賽道邊沿識別763.4.3 光電車信號處理與賽道邊沿識別773.5 賽道分析與控制策略773.5.1 攝像頭組773.5.2 電磁組及光電組813.6 起跑線的識別813.6.1 攝像頭組813.6.2 電磁組823.6.3 光電組833.7 PID控制算法和應用843.7.1 PID控制算法843.7.2 PID控制在智能汽車上的實現883.8 其他控制算法和應用893.8.1 模糊控制893.8.2 賽道記憶算法913.9 計算機輔助調試913.9.1 開發軟件介紹913.9.2 C#上位機獲取圖像923.9.3 MATLAB調試PID923.9.4 按鍵及顯示屏模塊93第4章 智能汽車機械結構設計944.1 機械設計軟件――Pro-Engineer944.1.1 簡介944.1.2 歷史版本944.1.3 主要模塊954.1.4 主要特性954.1.5 Pro-Engineer在智能汽車上的應用964.1.6 用戶關注熱點964.2 智能汽車機械零件設計的一般步驟與準則964.2.1 相關概念964.2.2 設計機械零件的一般步驟974.2.3 設計機械零件的基本準則974.3 工具準備994.3.1 鋸切工具――鋼鋸994.3.2 打孔工具994.3.3 支持定位工具――桌虎鉗1014.3.4 畫線工具1024.3.5 螺絲刀1024.3.6 鉗子1034.3.7 粘連工具1034.4 常用材料1054.4.1 鋁合金1054.4.2 碳素纖維1054.4.3 潤滑劑1054.5 智能汽車機械結構優化1064.5.1 智能汽車的整體結構1064.5.2 智能汽車防護保養與機械結構調整1084.5.3 智能汽車轉向結構調整1124.5.4 智能汽車後輪結構調整1144.5.5 賽道保養115第5章 控制芯片1165.1 MC9S12XS128芯片1175.1.1 芯片簡介1175.1.2 時鐘模塊1175.1.3 I/O模塊及其應用1265.1.4 計數器和定時器模塊1315.1.5 TIM模塊的脈衝累加器1385.1.6 脈衝調制解調模塊1435.1.7 周期中斷定時器1505.1.8 SCI總線1565.1.9 模數轉換模塊1625.2 MCF52259芯片1725.2.1 芯片簡介1725.2.2 時鐘模塊1725.2.3 通用I/O口模塊1775.2.4 邊沿中斷檢測模塊1865.2.5 中斷管理模塊1915.2.6 可編程中斷定時器1985.2.7 脈衝累加器模塊2025.2.8 舵機電動機控制模塊2045.2.9 通用異步收發機模塊2115.2.10 模數轉換模塊2205.3 Kinetis K60芯片2315.3.1 芯片簡介2315.3.2 時鐘模塊2315.3.3 多用途時鐘信號發生器2335.3.4 繫統集成模塊2535.3.5 可編程中斷定時器2615.3.6 Flex定時器2645.3.7 通用輸入/輸出及引腳控制和中斷2885.3.8 引腳控制和中斷寄存器2905.3.9 UART異步串行通信3145.3.10 模數轉換器3375.4 MPC5604芯片3635.4.1 芯片簡介3635.4.2 時鐘模塊3645.4.3 簡化繫統3795.4.4 中斷管理模塊3985.4.5 增強模塊化I/O子程序4105.4.6 可編程中斷定時器4365.4.7 A/D轉換模塊444第6章 電磁車實例4536.1 智能汽車競賽電磁組背景4536.2 電磁組傳感器及路徑檢測設計參考方案4536.2.1 磁場檢測方法4536.2.2 傳感器模塊設計4546.2.3 信號濾波4596.2.4 傳感器的布局設計與調試4606.2.5 電路板的靜電保護4656.3 車模整體控制策略4656.3.1 速度控制策略4656.3.2 轉向控制策略466第7章 電磁節能車實例4677.1 智能汽車競賽電磁節能組背景4677.2 硬件電路設計及傳感器的選擇4677.2.1 硬件電路設計4677.2.2 車模整體布局4687.2.3 繫統整體概述4697.3 車模整體控制策略4697.3.1 方向控制策略4697.3.2 速度控制策略4707.3.3 無刷直流電機4717.4 節能控制策略4727.4.1 取電裝置4727.4.2 超級電容4737.5 軟件繫統設計4757.5.1 開發工具4757.5.2 PID控制算法476第8章 攝像頭車實例4778.1 攝像頭傳感器簡述4778.1.1 攝像頭的選型4778.1.2 CCD攝像頭的優勢與缺陷4798.1.3 OV5116動態集成攝像頭4808.2 整體方案設計4818.3 機械結構與調整4828.4 繫統架構與硬件設計4828.4.1 模塊劃分及母板電路4828.4.2 CCD攝像頭模塊電路4838.4.3 硬件二值化電路4858.5 圖像采集處理4868.5.1 圖像采集4868.5.2 圖像處理4898.6 控制策略4908.6.1 控制方案4908.6.2 驅動電動機PID控制4928.6.3 轉向舵機控制4938.7 難點突破與繫統改進4938.7.1 機械改進4938.7.2 轉向控制的優化4938.7.3 車體的防護4948.8 攝像頭單車參考代碼494第9章 攝像頭雙車實例4989.1 攝像頭雙車設計思路4989.2 攝像頭雙車硬件設計4999.3 攝像頭雙車組的賽道識別5009.4 控制策略5039.4.1 超車策略5039.4.2 衝點處理5059.5 難點突破與繫統改進5069.5.1 單車性能提升5069.5.2 超車過程優化5069.6 攝像頭雙車組參考代碼5070章 自平衡車實例（光電組）51010.1 自平衡組簡介51010.2 直立行走控制原理51010.2.1 直立行走任務分解51010.2.2 車模直立控制51210.2.3 車模速度控制51510.2.4 車模方向控制51610.2.5 車模傾角測量51710.2.6 車模直立行走控制算法總框架52110.3 硬件電路及傳感器安裝52210.3.1 硬件電路整體概覽52210.3.2 單片機最小繫統MC9S12XS128MAL52310.3.3 陀螺儀＆加速度計模塊52410.3.4 電動機驅動模塊52510.3.5 編碼器及測速電路52510.3.6 線性CCD模塊52810.3.7 輔助調試電路及電源設計52910.3.8 車模整體裝配方案52910.4 軟件算法設計參考53010.4.1 整體控制流程53010.4.2 MC9S12XS128MAL單片機資源分配53210.4.3 直立控制53710.4.4 速度控制53810.4.5 方向控制函數54010.4.6 電動機控制函數542本章小結5431章 信標組實例54411.1 信標組背景及其比賽規則54411.2 整體方案設計54411.3 機械結構與調整54611.4 信標組攝像頭傳感器簡述54611.5 圖像信號采集處理54711.5.1 圖像采集54711.5.2 圖像噪點處理與信標位置的提取54911.6 整體控制策略55011.6.1 路徑選擇及優化55111.6.2 驅動電動機PID控制55211.6.3 轉向舵機控制553附錄 歷屆競賽新規則概覽554第十三屆競賽新規則概述554芯片變化554起跑線554賽道邊界判定55素改動――坡道555素――環島556素――顛簸路面556比賽分組與車模557第十屆競賽新規則概述557芯片變化557車輛運行方向變化557電磁組使用雙車追逐形式557燈塔起步與停車559素――直角轉彎561素――中心線56素改動――障礙56素改動――不對稱坡道562參考文獻563
本書以全國大學生“恩智浦”杯智能汽車競賽為背景，講述智能汽車設計的整體思路與技術難器件選購到相關專業知識講解，多方面展示了智能汽車的實際制作與調試過程。本書分為11章，章為全國大學生“恩智浦”杯智能汽車競賽的總體介紹；第2～4章分別為硬件設計、軟件設計及機械結構設計；第5章介紹了恩智浦繫列芯片的相應模塊，包括MC9S12XS128、MCF52259、Kinetis K60及MPC5604；第6～11章給出了電磁、節能、攝像頭、光電及自平衡、信標等組別智能汽車的實例制作過程。本書以智能汽車競賽為切入點，提煉了智能汽車競賽的技術精要，多方面闡述了一套完整的、具有自動控制功能的嵌入式繫統方案設計藍圖，不僅適用於各個階段研究智能汽車的讀者，還可供嵌入式繫統與自動控制相關專業的本科生、研究生用作參考資料。
