本書匯集了編者多年指導(dǎo)智能小車設(shè)計(jì)的案例和經(jīng)驗(yàn)，依托模塊可替換的智能車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)硬件電路原理及算法驗(yàn)證。全書共分8章，第1章是智能車參賽平臺(tái)簡(jiǎn)介，第2~6章按照由淺入深的原則，分模塊介紹智能車系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及相應(yīng)軟件驅(qū)動(dòng)開發(fā)，第7章介紹了智能車系統(tǒng)的控制策略，第8章介紹了人機(jī)交互接口和本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一款上位機(jī)調(diào)測(cè)實(shí)用軟件。
全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽是以智能車為研究對(duì)象的創(chuàng)意性科技競(jìng)賽，是面向全國(guó)大學(xué)生具有探索性的工程實(shí)踐活動(dòng)，是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生科技競(jìng)賽之一。競(jìng)賽融科學(xué)性、趣味性和觀賞性為一體，是以迅猛發(fā)展、前景廣闊的汽車電子為背景，涵蓋自動(dòng)控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械與汽車等多學(xué)科專業(yè)的創(chuàng)意性比賽。
編者從2006年第一屆智能車競(jìng)賽開始，指導(dǎo)學(xué)生參加該項(xiàng)賽事，至今已成功參與十一屆。在指導(dǎo)學(xué)生參賽的過程中，始終存在一些解決起來較為棘手的共性問題。比如剛剛接觸智能車的學(xué)生，缺少相應(yīng)的基礎(chǔ)課程支撐，或僅有少量理論基礎(chǔ)，入門難度較大，而已有的參考書籍或資料又大多注重系統(tǒng)性和完整性，內(nèi)容廣而范，導(dǎo)致學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)時(shí)覺得無處下手，進(jìn)而失去學(xué)習(xí)動(dòng)力。
針對(duì)上述問題，編者總結(jié)這些年指導(dǎo)智能車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)生需求開發(fā)了智能車調(diào)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，創(chuàng)新性地包含Kinetis和MC9S12兩個(gè)系列的主流微控制器，為學(xué)生提供全面的硬件基礎(chǔ)和更多的選擇空間。平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，在標(biāo)準(zhǔn)接口下可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)設(shè)計(jì)、模塊替換、漸進(jìn)組合，最終設(shè)計(jì)出自己的智能車全部組件。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含了電源管理、傳感器信號(hào)采集與調(diào)試、電機(jī)及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)等控制模塊和驅(qū)動(dòng)電路，提供了設(shè)計(jì)智能車所需的全部電路單元，切實(shí)提升了學(xué)習(xí)效果。平臺(tái)本體的示教及互動(dòng)功能可加深學(xué)生對(duì)智能車及嵌入式系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提升對(duì)控制策略及方法研究的興趣，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)，深入理解智能車結(jié)構(gòu)建模、控制方法及算法的基本知識(shí)。
本書基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了原理和策略驗(yàn)證，包括智能車硬件設(shè)計(jì)、智能車相關(guān)理論算法分析、自動(dòng)控制理論基本知識(shí)等多方面、多層次的內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐中提升對(duì)理論的理解深度，方便學(xué)習(xí)者進(jìn)一步開展控制算法及策略學(xué)習(xí)和研究。本書相關(guān)章節(jié)內(nèi)容在我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院的機(jī)電創(chuàng)新實(shí)踐班（智能車實(shí)驗(yàn)室）以及遼寧重大裝備制造協(xié)同中心實(shí)驗(yàn)班開課教學(xué)，取得了良好教學(xué)效果。
本書共分為8章，第1章介紹智能車競(jìng)賽與智能車，第2～6章按照由淺入深的邏輯，分模塊講解了智能車系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)，第7章介紹了智能車算法設(shè)計(jì)，第8章介紹了智能車交互接口和一款實(shí)用的上位機(jī)調(diào)試軟件。
本書由大連理工大學(xué)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)吳振宇擬定大綱和目錄，統(tǒng)籌全書編寫。李勝銘完成了部分文檔收集和整理，智能車研究室的同學(xué)們幫助完成了實(shí)驗(yàn)例程的編寫，特別感謝智能車實(shí)驗(yàn)室的宋曦、黃佳卿、王東旭、王若、高元龍、張煜耀、連家鑫、吳凡、周小群、張淑慧、倪壯、張林、應(yīng)振強(qiáng)、劉柳、林清客、翟鵬飛、于海鵬、楊暉、潘建龍等同學(xué)，郗萬武教授、杜猛、李航等老師為本書提出了很多寶貴意見和建議，在此向他們表示最衷心的感謝！
吳振宇，大連理工大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)，中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)理事，中國(guó)機(jī)器人大賽及ROBOCUP小型組委員，全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽遼寧賽區(qū)責(zé)任專家，長(zhǎng)期從事智能控制、機(jī)器人、嵌入式應(yīng)用等方向的研究工作。先后完成電纜溝巡檢機(jī)器人、異形輪式機(jī)器人、六足異形足式機(jī)器人等項(xiàng)目，先后在國(guó)內(nèi)外期刊及國(guó)際會(huì)議發(fā)表論文50余篇，負(fù)責(zé)的智能車團(tuán)隊(duì)在全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中多次獲得一等獎(jiǎng)。2015年指導(dǎo)學(xué)生獲得全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獎(jiǎng)“瑞薩杯”，多次獲得挑戰(zhàn)杯、全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的教師獎(jiǎng)，2016年獲得寶鋼教育教師獎(jiǎng)。
第1章 智能車競(jìng)賽與智能車簡(jiǎn)介
1．1 “飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽簡(jiǎn)介
1．1．1 “飛思卡爾”杯智能車競(jìng)賽介紹
1．1．2 智能車競(jìng)賽規(guī)則介紹
習(xí)題
1．2 智能車系統(tǒng)構(gòu)成介紹
1．2．1 智能車的機(jī)械組成
1．2．2 智能車的硬件組成
1．2．3 智能車的軟件實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
第2章 智能車的基本硬件電路
2．1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
2．1．1 電源分類
2．1．2 線性穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)
2．1．3 開關(guān)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)
2．1．4 基準(zhǔn)電壓電路設(shè)計(jì)
習(xí)題
2．2 微控制器最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)
2．2．1 MC9S12XS系列微控制器簡(jiǎn)介
2．2．2 MC9S12XS微控制器最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)
2．2．3 Kinetis K60微控制器介紹
2．2．4 K60微控制器最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)
習(xí)題
第3章 軟件平臺(tái)的安裝和使用
3．1 軟件平臺(tái)的介紹與安裝
3．1．1 Codewarfior集成開發(fā)環(huán)境的安裝
3．1．2 LJSBDM仿真器驅(qū)動(dòng)的安裝
3．1．3 IAR集成開發(fā)環(huán)境的安裝
3．1．4 J．Link仿真器驅(qū)動(dòng)的安裝
習(xí)題
3．2 系統(tǒng)工程的建立與仿真調(diào)試
3．2．1 Codewarrior環(huán)境下建立新工程
3．2．2 使用LISBDM下載調(diào)試程序
3．2．3 IAR環(huán)境下建立新工程
3．2．4 J．Link的下載調(diào)試程序功能
習(xí)題
3．3 系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置
3．3．1 微控制器時(shí)鐘模塊簡(jiǎn)介
3．3．2 MC9S12XS微控制器的時(shí)鐘設(shè)置
3．3．3 Kinetis K60微控制器的時(shí)鐘設(shè)置
習(xí)題
3．4 GPIO的使用實(shí)例
3．4．1 GPIO的功能介紹
3．4．2 MC9S12XS微控制器GPIO編程實(shí)例
3．4．3 Kinetis K60微控制器GPIO編程實(shí)例
習(xí)題
第4章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)
4．1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
4．1．1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
4．1．2 脈沖寬度調(diào)制
4．1．3 MC9S12XS微控制器PWM的實(shí)現(xiàn)
4．1．4 Kinetis K60微控制器PWM的實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
4．2 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
4．2．1 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)原理
4．2．2 MC9S12XS微控制器舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)
4．2．3 Kinetis K60微控制器舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
第5章 賽道識(shí)別
5．1 攝像頭的應(yīng)用
5．1．1 模擬攝像頭的介紹
5．1．2 數(shù)字?jǐn)z像頭的介紹
5．1．3 MC9S12XS微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5．1．4 Kinetis K60微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
習(xí)題
5．2 光電傳感器的應(yīng)用
5．2．1 光電傳感器的介紹
5．2．2 MC9S12XS微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5．2．3 Kinetis K60微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
習(xí)題
5．3 電磁傳感器的應(yīng)用
5．3．1 電磁傳感器簡(jiǎn)介
5．3．2 Mc9S12XS微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5．3．3 Kinetis K60微控制器底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
習(xí)題
第6章 測(cè)速和慣性傳感器
6．1 測(cè)速功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
6．1．1 測(cè)速方案的選擇
6．1．2 MC9S12XS微控制器測(cè)速功能的實(shí)現(xiàn)
6．1．3 KJnetis K60微控制器測(cè)速功能的實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
6．2 慣性傳感器的應(yīng)用
6．2．1 加速度傳感器介紹
6．2．2 陀螺儀傳感器介紹
6．2．3 IIc接口程序的實(shí)現(xiàn)
習(xí)題
第7章 智能車算法設(shè)計(jì)
7．1 路徑識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)
7．1．1 攝像頭類別算法設(shè)計(jì)
7．1．2 光電類識(shí)別算法設(shè)計(jì)
7．1．3 電磁類別算法設(shè)計(jì)
習(xí)題
7．2 控制算法設(shè)計(jì)
7．2．1 PID控制理論介紹
7．2．2 速度閉環(huán)控制
7．2．3 轉(zhuǎn)向控制策略
7．2．4 直立車控制算法
習(xí)題
第8章 智能車交互接口和調(diào)試軟件
8．1 人機(jī)接口設(shè)計(jì)
8．1．1 按鍵及撥碼開關(guān)設(shè)計(jì)
8．1．2 液晶屏電路設(shè)計(jì)
8．1．3 串行通信接口電路
8．1．4 無線通信電路設(shè)計(jì)
8．1．5 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)
習(xí)題
8．2 智能車數(shù)據(jù)分析軟件的使用說明
8．2．1 軟件簡(jiǎn)介
8．2．2 軟件使用功能說明
8．2．3 軟件下位機(jī)的實(shí)現(xiàn)說明
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
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