“飞思卡尔”智能汽车系统设计

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[摘 要]随着科技的进步，汽车产业也发生了翻天覆地的变化。在计算机技术、网络技术、电子技术等高端技术的推动下，智能汽车得到了实现，相信随着时间的推移，智能汽车也将有着更加广阔的发展空间。要让汽车实现智能化，智能系统设计是十分重要的一个环节。本文对智能汽车系统进行了综合性的阐述，并以“飞思卡尔智”能汽车比赛对智能汽车系统设计进行了探讨。

[关键词]飞思卡尔 智能汽车 系统设计

中图分类号：D412.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0224-01

0.引言

汽车工业发展至今已经有一百多年的历史，欧美发达国家在汽车技术水平上较为领先，而我国的汽车产业起步较晚与欧美发达国家还是存在着一定的差距。在微机技术、微电子技术以及信息技术等技术的综合作用下，汽车也朝着智能化方向发展。通过将“智能化元素”赋予汽车可以让汽车在信息处理、数据交换、导航等方面更加精确，同时能为使用者带来更多的人性化服务。总之，随着科技的不断发展智能汽车也将越来越普及，而智能汽车系统则是实现汽车智能化的关键，通过多元化的创新设计让智能汽车系统更加完善从而推动整个汽车产业的发展。

1.智能汽车系统设计包含的重要元素

智能汽车系统是智能汽车的核心构成部分，是智能汽车的中枢。而在智能汽车系统的设计过程中包含了几个重要元素，是让汽车实现智能化的关键，具体如下。

1.1 智能汽车系统设计标准

作为最为普遍的交通工具之一，汽车与人们的生活息息相关。一旦智能汽车得到普及势必会走向量产化，而在智能汽车普及之前应该制定出相关的设计标准作为智能汽车的标杆。智能汽车系统所包含的内容甚多，如信息控制、系统结构、数据采集、系统数据库等方面都属于智能汽车系统所涵盖的范畴，如果没有统一的标尺，则会让各个模块之间出现很大的差异化，这样就会带来一系列的问题，同时也会让智能汽车的构建变得繁琐、复杂。通过制定出统一的标准，让系统兼容性得以保证的同时让整个智能汽车系统设计更加规范，从而带动智能汽车产业的发展[1]。

1.2 控制模块

控制系统是智能汽车系统重要的组成部分，是实现人机交互的关键。从当前的汽车控制来看还是不能离开人工操作，只有在驾驶员存在的情况下才能保证汽车的正常工作。在驾驶的过程中，如果时间较长则会给驾驶员带来极大的疲劳感，这样就间接带来了交通事故隐患。而在智能化汽车将能够摆脱人工操作的束缚，通过智能操控来取代人工操控，这样不仅仅能够提升汽车的自动化程度，同时也克服了一些人工驾车的负面影响。

1.3 数据处理模块

数据处理模块在整个智能汽车系统当中发挥着重要的作用。通过智能化的数据采集、数据反馈、数据处理让汽车本身与外界环境形成良好的衔接，从而让各项智能操控功能准确、正常地进行。

1.4 电源控制模块

与传统的石化能源相比电能无疑有着更大的优势，随着科技的发展相信电能也将取代石化能源的地位成为智能汽车的主要能源。从现状来看，电源的储存与电源的控制都是制约电能应用于智能汽车的瓶颈。因此电源控制模块将是保证智能汽车正常工作的重要前提。在电源控制模块的工作下，能够让智能汽车进行自主能源调节从而达到优化能源的效果。

2.结合“飞思卡尔”对智能汽车系统设计进行探讨

“飞思卡尔杯”全国大学生智能车竞赛是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动。在“飞思卡尔杯”全国大学生智能车竞赛的过程中，主办方要求以飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128系列以及MK60系列作为核心控制单元，选手通过自主设计和制作来完成智能车模型，再经过调试之后交给评委进行筛选、评比来完成比赛[2]。在比赛中对器材、车模有着十分严格的要求，主要如下：（1）须采用统一指定的车模；（2）须采用限定的飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为唯一控制处理器；（3）如果损毁了车模中禁止改动的部件，需要使用相同型号的部件替换。车模改装完毕后，尺寸不能超过250mm 宽和400mm长，高度无限制[3]。

2.1 硬件结构设计

从硬件上来看该系统主要由以下基本分构成：（1）单片机控制核心。以MC9S12XS128单片机作为整个系统的核心组成。在MC9S12XS128的作用下让多模块技术得以实现，在此基础上采用PWM技术来实现对舵机的转向和电机转速，同时加入反射式红外传感器设计对路面环境以及速度进行随时监控。（2）电源管理模块。以7.2V 2000mAh Ni―cd蓄电池作为车模的供电电源，并添加相关的稳压芯片来保证模型车工作的稳定性。通过稳定芯片可以带来5V电压以及6V电压，6V电压主要是满足伺服电机的供电，5V电压是为单片机系统、光电传感器和接收器电路等模块提供相应的供电。在智能车模型运行的过程中，发现电源输出出现了一定的波动，因此增添了相应的滤波电路来防止电机在运转过程中所产生的电磁干扰。另外对电路板进行了敷铜处理以达到接地效果。（3）电机驱动模块。电机驱动模块是控制算法实施的基础，与智能模型车的制动有着密切的关系。在设计中采用了MC33886芯片来保证电机的正常驱动。通过调整电机两端的电压来对电机的转速进行控制以此来完成相应的速度控制。在调试的过程中，发现MC33886芯片局部发热现象较为严重，为了缓解MC33886芯片的发热情况，对整个模型进行了小幅度的改造：在MC33886上部加装散热片；采用多片并联的方式来控制电流从而降低发热量；将片子与电路板覆铜区紧贴，从而提高散热效果；在上述基础上适当地添加导热硅脂保证整体性的散热效果。（4）人机交互模块。人机交互模块主要是由实体按键以及液晶显示器构成，这样就可以更好地得到智能模型车的反馈数据，从而提高调试工作的效率。

2.2 系统软件设计

系统软件主要包含了三个模块即图像数据传递及处理、速度数据采集、控制算法，其主要工作流程主要如下：开始初始化参数设定图像数据采集速度数据采集数据反馈图像处理自动控制起始线结束。在最后“起始线结束”的阶段中会存在一个数据反馈、系统自动判定的环节，如果判定智能车模型未处于起始线则系统工作结束；若判定智能车模型处于起始线，则重复工作循环直到结束为止。

图像数据采集主要是通过所对应的摄像头完成，根据所采集到的灰度信息来进行智能控制。在数据处理的过程中主要是采用二值化处理即先设定一个阙值，同时将灰度信息转化为两个值并与阙值进行比较。

控制代码主是基于C语言来实现的，这样就降低了代码的编写难度同时让系统更易移植。在IAR环境下编写源代码，所得到的十六进制文件在JTAG的作用下置入程序储存器中，以此来实现在线调试[4]。

3.结语

本文主要分为了两个部分，第一部分阐述了广义上智能汽车系统设计所包含的主要元素；第二部分以“飞思卡尔杯”全国大学生智能车竞赛过程中具体的智能汽车系统设计为例表达了笔者对智能汽车系统的一些构思与观点。相信在科技不断进步、不断发展的过程中，我国的汽车产业将迈向更高的层次，智能汽车也将越来越普及。

参考文献

[1] 胡海峰，史忠科，徐德文.智能汽车发展研究[J].计算机应用研究.2011（06）：172-173.

[2] 刘南昌，李全，王宏.飞思卡尔杯B型车模机械部件的改进探讨[J].五邑大学学报（自然科学版）.2011（02）：114-115.

[3] 陈楠.第三届“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛圆满落幕[J].世界电子元器件.2008（10）：126-128.

[4] 赵隆基，乔朕，陆群.“飞思卡尔”智能汽车系统设计分析[J].科技传播.2012（12）：83-86.