1 智慧型車製作過程
從2023年11月開始準備飛思卡爾智慧型車競賽到2023年7月比賽結束，在這個製作過程中雖然我們遇到了很多困難，但也成功解決了很多問題。以下是我們製作小車的整個過程:
2023年11月到2023年3月，這是製作小車的準備階段。我們主要參考了北京航空航天大學出版社出版，卓晴等編寫的《學做智慧型車》這本書。該書詳細的介紹了智慧型車的硬體由哪幾部分組成，並給出了一部分電路。
最終，根據書上給出的電路以及上屆參賽隊員提供的參考電路，我們確定了小車的硬體原理圖。軟體方面，我們主要參考了上海交通大學參加第一屆智慧型車的技術報告和dg128的datasheet。從上海交大的技術報告中確定了採用攝像頭的小車的程式基本結構是：
先採集影象並儲存，然後處理影象資料找出黑線的形狀，根據黑線的形狀控制電機和舵機。通過datasheet的學習，我們掌握了程式設計所需要的暫存器的一些功能及其用法。可以說準備工作非常充足，這決定了後期成功完成小車的製作。
2023年3月到2023年7月，這是製作小車的動手階段。由於今年所用的微控制器是xs128，與dg128都屬於freescale s12系列的微控制器。因此，無論是硬體還是軟體只需要作簡單的修改就可以了。
4月底，我們的硬體做出來了，可是電源模組中輸出12v的晶元max734發熱嚴重，而且主機板的電路也有小問題，原理圖畫錯了。後來我們不小心將電源線插錯地方，將主機板燒毀。兩天後，我們新的主機板又出來了，用的是dg128的最小系統。
5月10號通過校內比賽，我們隊被確定要代表學校參加華南賽區的比賽。接下來的時間，我們又領了一塊xs128的最小系統，重新製作了新的主機板，可是max734發熱問題仍然存在，而且舵機和**訊號之間存在嚴重的干擾。通過向老師請教，最終確定問題是數字地和模擬地之間存在干擾。
簡單地說，數碼訊號的參考地不能與模擬訊號的參考地共用同一段導線，它們只能分別接到電源的地線。通過修改主機板，舵機和**訊號之間的干擾問題解決了，而且max734發熱的問題也很少出現了。接下來的問題就是如何讓小車穩定快速地行駛。
程式設計中最重要的是黑線資訊的準確提取，我們採用了雙邊檢測的方法，確定每一行中黑線的進出位置以及次數。這種方法的魯棒性好，而且方便起始線的檢測。7月初，我們的小車基本能順利地跑完我們設計的跑道，並成功地停車。
7月16號，我們看到了比賽的賽道，地面的底色為深藍色的，該影象的閾值與黑線的閾值是一樣的，這樣導致小車無法行駛，因為黑線提取程式出問題了。通過一天的修改和除錯，最終我們的小車跑完了初賽的賽道。(怎樣解決賽道地板顏色為深藍色的問題？
)2 硬體問題
1. 做電路板要心細。在不知道晶元引腳順序的情況下一定要參考晶元對應的說明書。因為有些晶元引腳接反後，接通電源一瞬間就可能燒掉晶元。
2. 電路板中的介面要一致，以避免不小心導致接反線而損壞電路。
3. 舵機的地要單獨接到7.2v電源的地。
因為舵機接收的訊號是方波訊號，電壓變化幅度很大，而且頻率很高，如果將其參考地與其它元件的地相連，會導致其它器件的參考地不穩定，從而會使其它器件不能正常工作。
4. max734發熱問題。該問題一直困擾我們，雖然後期解決了，但是也不知道具體是什麼原因。因此建議更換該晶元。
5. 為了避免電機在啟動和制動的過程中產生衝擊電流對電源的影響，應盡可能加大電源兩端的電容。舵機電源上要加100uf的電容。
6. mc33886的電源地和模擬地應分開接地，以避免干擾。
7. p口中兩路級聯的埠匹配問題。最好選擇通道01與通道45作為一對，通道23與通道67作為一對。
8. 舵機的安裝應適當增長力臂，可以減小舵機的響應延時，這樣是有利於軟體編寫的。
3 軟體問題
1. 影象採集。由於每場週期20ms，每場312.
5行，行週期是63.5us，這就決定了影象更新的週期為20ms的整數倍。可以編寫程式測量每行最多可以採集多少個點，可以採集多少行。
我們選擇的是40行42列的資料。影象資料越大，尋找黑線所需要的時間也越多。
2. 測量舵機的轉角與對應的pwmduty的值。首先設定pwm模組，然後計算出舵機中心位置的pwmduty的值，最後對舵機調零後安裝。
3. 測量程式執行時間。設定埠b為輸出，在程式中某一點出嵌入portb=~portb，然後用示波器測量b口的週期，可以得到程式執行的時間。同時可以用該方法求延時程式的時間。
4. 影象採集的時序。正確的方法是：
先檢測奇偶場訊號的跳變，當檢測到此時是奇場，等到跳變到偶場後，開啟中斷，開始採集資料；當檢測到此時是偶場，等到跳變到奇場後，開啟中斷，開始採集資料。採集完資料後，關閉中斷。接下來執行影象處理和控制的程式，最後返回檢測奇偶場訊號的程式。
4 值得改進的地方
1. 賽道的設計應盡可能的按照組委會規定的尺寸，並且賽道的摩擦係數應盡量大一些。
2. 速度控制採用bang-bang控制會更有利於加減速度，而且應該選擇更快響應的驅動電路。
可參考中的比賽總結進行編寫。
這次大賽我們從拿到車模到最後參加決賽，經歷了近半年的時間。在這半年的準備時間裡，我們完成了賽車機械結構的調整、賽車硬體和軟體部分的設計、控制演算法的優化以及賽車整體系統的聯調，基本達到了大賽的要求。通過這次比賽，我們對freescale公司的s12系列微控制器的使用和攝像頭**訊號採集技術等有了深入的了解，同時也熟練掌握了codeworrior ide開發環境和bdm的除錯使用方法。
在具體的除錯實驗後，我們最終採取了攝像頭取樣，bang-bang控制演算法使得小車在直道能高速平穩的地行駛，而在彎道上能靈敏地轉彎，同時採用霍爾元件結合磁鋼的測速方法準確可靠地獲取賽車的速度。在比賽過程中我們通過撥碼開關來實現賽車控制方案之間的轉換。
但是在準備比賽的過程中，我們還發現了許多本方案的不足之處，有待今後繼續研究解決，包括：
1) 速度感測器的選擇，採用霍爾元件配合稀土磁鋼的方案雖然獲取速度準確，不增加後輪負載，但是由於齒輪處靠近主驅動電機，容易受磁場干擾；
2) 攝像頭的安裝角度、高度並沒有達到最理想的狀態，還需要做更多測試實驗；
3) 賽車機械結構特性還可以進一步調節，使其更適合賽道要求；
4) mc33886控制晶元在工作過程中過熱，可以自行開發設計新的驅動電路。
總之，通過本次大賽，我們得到了很好的學習和鍛鍊機會，也培養了我們一定的自主研發和創新能力。在此，首先要感謝大賽組委會和飛思卡爾公司舉辦這樣的大賽給我們提供了學習和鍛鍊的良好機會；同時我們要感謝學校和學院的老師對這次比賽的關注及支援；最後希望我們團隊能在決賽場上取得優異的成績。
附賽車的主要技術引數和測試結果
根據大賽的規則要求，我們對賽車進行改裝後的主要技術引數如下：
1) 改造後的車模總體重量為1.05kg ，長為275mm ，寬為162mm，高為343.5mm ；
2) 平均電路功耗約為12.24w ，所有電容總容量約為1705.66951微法，電容最高充電電壓為25v；
3) 賽車採用了乙個ss2000b型號的coms攝像頭作為賽道檢測感測器，並採用了乙個霍爾感測器測試車速；
4) 除了車模原有的驅動電機、舵機之外，本隊方案中沒有採用其他伺服電機；
5) 賽道資訊檢測精度為8.3mm、頻率為40次/秒。
智慧型車製作歷程及總結
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