智能车设计PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 智能车大赛简介 1

1.2 比赛规则 2

1.3 车模和赛道 2

1.3.1 车模 2

1.3.2 赛道 4

1.4 关于飞思卡尔半导体公司 7

1.5 关于蓝宙电子科技有限公司 8

1.6 关于智能车创新教学实验平台 9

第2章 机械系统及整车调校 10

2.1 机械系统简介 10

2.2 转向系统 11

2.2.1 转向系统结构 11

2.2.2 舵机固定方式 13

2.2.3 转向系统设计 15

2.2.4 转向类型 18

2.3 行驶系统 18

2.3.1 行驶系统结构 18

2.3.2 车架 19

2.3.3 车轮 20

2.3.4 悬架 21

2.4 动力传动系统 24

2.4.1 动力传动系统结构 24

2.4.2 动力传动系统布置方式 25

2.4.3 滚珠式差速器工作原理 27

2.4.4 传感器固定支架 28

2.5 整车系统及调校 29

2.5.1 车辆坐标系介绍 29

2.5.2 轮胎调校 30

2.5.3 外廓尺寸参数 33

2.5.4 质心位置调校 35

2.5.5 悬架调校 39

2.5.6 前轮定位参数调校 40

2.5.7 直线行驶性能调校 42

2.5.8 动力传动系统调校 42

第3章 智能车硬件设计基础 44

3.1 智能车总体设计 44

3.1.1 摄像头组智能车总体设计 44

3.1.2 电磁组智能车总体设计 45

3.1.3 光电平衡组智能车总体设计 46

3.2 硬件设计基础 48

3.2.1 硬件开发方法 48

3.2.2 硬件开发环境 48

3.2.3 阅读Data Sheet的方法 49

3.3 单片机最小系统设计 56

3.3.1 电源电路 56

3.3.2 时钟电路 56

3.3.3 复位电路 59

3.3.4 JTAG接口电路 59

3.4 开关电源及线性电源电路设计 60

3.4.1 BUCK电源拓扑 60

3.4.2 BOOST电源拓扑 70

第4章 智能车硬件模块设计 82

4.1 摄像头模块设计 82

4.1.1 摄像头基础知识 82

4.1.2 图像信号相关概念解释 83

4.1.3 OV7620摄像头模块设计 85

4.2 电机驱动电路设计 89

4.3 舵机模块设计 99

4.4 编码器模块 101

4.4.1 编码器基础介绍 101

4.4.2 蓝宙编码器模块 102

4.5 加速度及陀螺仪模块 103

4.5.1 加速度传感器 103

4.5.2 角速度传感器——陀螺仪 112

4.5.3 加速度计和陀螺仪的数据融合 114

4.6 线性CCD传感器 115

4.7 停车模块 117

4.7.1 概述 117

4.7.2 应用设计 118

4.8 电磁传感器模块 119

4.8.1 分立元器件电磁放大检波电路 119

4.8.2 集成运算放大器电磁放大检波电路 120

4.9 OLED 123

4.10 TF卡 124

4.11 函数发生器与示波器的使用 125

4.11.1 函数发生器 125

4.11.2 示波器 129

第5章 K60单片机资源及相应操作 135

5.1 K60系列微控制器的存储器映像与编程结构 135

5.1.1 K60系列MCU性能概述与内部结构简图 135

5.1.2 K60的引脚功能与硬件最小系统 137

5.2 K60系列 139

5.2.1 概述 139

5.2.2 模块功能种类 139

5.3 时钟分配 144

5.3.1 概述 144

5.3.2 编程模型 144

5.3.3 高级设备时钟框图 144

5.3.4 时钟定义 145

5.3.5 内部时钟需求 146

5.3.6 时钟门 146

5.4 多用途时钟信号生成器（MCG） 147

5.4.1 概述 147

5.4.2 内存映射／寄存器定义 148

5.4.3 功能描述 156

5.4.4 MCG模式转换 159

5.5 系统集成模块 161

5.5.1 SIM引脚说明 161

5.5.2 存储器映射及寄存器定义 161

5.6 端口控制与中断（PORT） 185

5.6.1 详细的引脚说明 185

5.6.2 寄存器映射与定义 185

5.6.3 功能描述 190

5.7 通用异步接收器／发送器（UART） 192

5.7.1 详细的信号说明 192

5.7.2 存储模块映射 193

5.7.3 功能描述 206

5.8 模拟到数字转换（ADC） 210

5.8.1 寄存器定义 210

5.8.2 功能描述 220

5.8.3 初始化信息 223

5.9 周期中断定时器 225

5.9.1 概述 225

5.9.2 存储映像／寄存器描述 225

5.9.3 功能描述 227

5.10 弹性定时器（FlexTimer,FTM） 229

5.11 低功耗定时器（LPTMR） 263

5.11.1 概述 263

5.11.2 寄存器映射和定义 263

5.11.3 功能描述 267

5.11.4 LPTMR预分频器／干扰滤波器 268

5.11.5 LPTMR比较 269

5.11.6 LPTMR计数器 269

5.11.7 LPTMR硬件触发器 269

5.11.8 LPTMR中断 270

第6章 KL25单片机资源及相应操作 271

6.1 通用I/O接口 271

6.1.1 寄存器映像地址分析 271

6.1.2 引脚控制寄存器（PORTx_PCRn） 271

6.1.3 全局引脚控制寄存器 272

6.1.4 中断状态标志寄存器（PORTx_ISFR） 273

6.2 GPIO模块 273

6.2.1 KL25的GPIO引脚 273

6.2.2 GPIO寄存器 274

6.2.3 GPIO基本编程步骤 275

6.3 UART模块功能概述及编程结构 275

6.3.1 UART模块功能概述 275

6.3.2 UART模块编程结构 276

6.4 定时器／PWM模块（TPM）功能概述及编程结构 285

6.4.1 TPM模块功能概述 285

6.4.2 TPM模块概要与编程要点 287

6.5 周期性中断定时器（PIT） 293

6.5.1 PIT模块功能概述 293

6.5.2 PIT模块概要与编程要点 295

6.6 低功耗定时器（LPTMR） 297

6.6.1 LPTMR模块功能概述 297

6.6.2 LPTMR模块编程结构 298

6.7 KL25的A/D转换模块寄存器 300

6.7.1 ADC状态控制寄存器 300

6.7.2 ADC配置寄存器 303

6.7.3 ADC数据结果寄存器 304

6.7.4 ADC比较值寄存器 305

6.7.5 ADC偏移量校正寄存器 305

6.7.6 ADC正向增益寄存器 306

6.7.7 ADC负向增益寄存器 306

6.7.8 ADC正向增益通用校准值寄存器 306

6.7.9 ADC负向增益通用校准值寄存器 306

第7章 智能车系统软件 308

7.1 智能车子系统介绍 308

7.1.1 摄像头传感器算法 308

7.1.2 CCD传感器算法 312

7.1.3 车速传感器 317

7.1.4 陀螺仪传感器 319

7.1.5 按键和显示 320

7.1.6 舵机控制 320

7.1.7 电机控制 323

7.2 程序总框架 325

7.2.1 摄像头组框架 325

7.2.2 光电平衡组 327

7.2.3 电磁组 330

7.3 程序例程 331

7.3.1 程序框架 332

7.3.2 main文件介绍 332

7.3.3 速度模块 337

7.3.4 CCD模块采集和计算 339

第8章 控制算法 357

8.1 PID控制 357

8.1.1 比例项（MPn） 359

8.1.2 积分项（MIn） 359

8.1.3 微分项（MDn） 360

8.1.4 控制器P、I、D项的选择 361

8.1.5 利用整定参数来选择PID控制规律 362

8.1.6 PID手动与自动控制方式 362

8.1.7 PID最佳整定参数的选定 363

8.1.8 C语言算法 364

8.2 滤波算法 369

8.2.1 限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 369

8.2.2 中位值滤波法 369

8.2.3 算术平均滤波法 370

8.2.4 递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 370

8.2.5 中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 371

8.2.6 限幅平均滤波法 371

8.2.7 一阶滞后滤波法 371

8.2.8 加权递推平均滤波法 372

8.2.9 消抖滤波法 372

8.2.10 限幅消抖滤波法 372

8.2.11 IIR数字滤波器 373

8.3 卡尔曼滤波器 378

8.3.1 概述 378

8.3.2 卡尔曼滤波器算法 379

8.3.3 简单例子 380

8.3.4 Matlab下的卡尔曼滤波程序 381

第9章 比赛建议与感想 383

参考文献 386