3.2 传感器的设计安装
??整车传感器包括：灰度摄像头；9轴传感器；电机编码器。
3.2.1灰度摄像头的安装
??使用三角结构，将摄像头架设如图。
3.2.3编码器的安装
??编码器使用电机自带编码器，安装于电机后轴，获取电机的旋转信息。
3.3.2电源驱动板的安装
??电源驱动板的主要功能是将超级电容的电压升降压至12V供电机使用，通过H桥电路控制电机的快慢，达到对车模速度的控制目的。该板并不需要进行人机交互，故放置于主板下层是合理的。
3.3.4充电板的安装
??充电板体积较小，故安装于车模前部，与充电线圈相连接，同时连接后部的超级电容组，充电时为其补充电能。
3.4.1车身设计
??车身使用3D打印技术打造，使用尼龙材料，强度与韧性符合负载强度需求。
4.2.1 电源管理模块
4.2.2 人机交互模块
??人机交互部分采用了一块IPS屏幕显示信息方便之后的调车，同时还采用了一个蜂鸣器以便在车运行时了解车的状态。另外采用了一个五向开关和一个4位拨码开关实现调参，其原理是当某一个开关被触发时会在对应端口产生一个低电平，再经过74HC148这款八线三线优先编码器编码在单片机的对应端口产生信号，从而被单片机检测到并配合相应程序实现特定功能。通信部分是采用了NRF方案，最后还设计了一个SD卡的接口，方便获取摄像头采集到的数据。
4.2.3 传感器模块接口
4.2.4电机模块接口
??串联绕制电感使用的是200Litz线在T106-2磁芯上绕制21匝而成，电感值约为6.1????。
4.4.3充电电路参数的计算与调整
??设接收线圈电感值为??0，输出电感值为????，并联电容值为????，串联电容值为????，LCC基本电抗??0=??0??0，谐振频率??0=150??????。 通过公式 ????=??02????0 ????=12????0??0 ????=1(2????0)2(??0?????)
??初步计算得输出串联电感????=3.5????，并联电容值为????=320????，串联电容值为????=110????。
??由于该套参数设计的电流值仅为3A，假设接收效率为50%，即最大接收功率为36W，则需超级电容充到12V才能达到最大功率，充电速度太慢。因此需增大充电电流，在接收线圈不变的情况下，即减小基本电抗??0，由上述公式可得，应减少输出电感值????，增大并联电容值????。经过实验，当输出电感值为????减少，即绕制线圈匝数减少，充电的电流却大大减小，不能达到预期效果，猜想可能是Litz线匝数会影响充电电流上限值，因此最终做了一个均衡，同时增大并联电容值????和输出电感值????，虽然偏离谐振参数，牺牲一定的充电效率，但换取更大的充电电流，最终使总体充电功率得到提升。
??经过尝试，最终的充电电路参数分别为输出串联电感????=6.1????，并联电容值为????=469????，串联电容值为????=110????。最大电流输出约为8A，在5V左右便能达到最大功率接收，5串50F超级电容从0V-14V平均充电功率约为37W，充电效率约为50%。
第五章 智能车控制软件设计
5.1软件系统框架
??控制系统由四个模式组成，每个模式包含主循环部分和中断部分，如下图所示。
??1. 电量充足时，系统主要在主模式和寻灯模式之间切换，看到灯则切入主模式，看不到灯切入寻灯模式。
??2. 电量不足且车模接近信标灯时切入停车充电模式，低速接近信标灯直至稳稳地停在灯上充电。
??3. 充满电后自动切回主模式。
5.4图像采集与处理
??我们使用总钻风摄像头作为图像采集的传感器，使用大津法将采集到的灰度图像转为合适的二值化图像，然后进行列扫描和行扫描判断白点数量多寡，从而确定信标灯的坐标centerX和centerY。上半图为灰度图像，下半图为二值化图像。
??如上图所示，根据两次近灯处的偏航角及上一次信标灯上车模的转向，我们可以计算出车模按照上一次转向转过了多少度角，若差值超过一定的阈值则反转此次的转向，反之则延续上一次的转向。
5.6电机PID控制
??PID控制是控制工程中应用最为广泛的调节器控制规律。问世至今70多年，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID控制主要由比例、积分、微分三个部分组成，单位反馈的PID控制原理框图如下图所示。
6.2调试过程
6.2.1图像调试上位机
??要分析车模在行驶时的摄像头实时信息，必须采集小车在行驶过程中灰度摄像头的实时数据，我们采用的是用SD卡存储图像数据，然后用电脑图像调试上位机分析。它是调试的必备工具，包括软件和硬件部分。
??1）硬件方面
??硬件上设计SD卡槽，连接单片机的SPI接口。单片机接收传来的实时数据并利用SPI通信写入SD卡。
??2）软件方面
??使用C#编写图下调试上位机界面，对SD卡的摄像头信息进行解析，同时在上位机程序内编写图像处理程序，处理SD卡的图像信息，可以在电脑进行脱机调试，寻找跑车时出现的程序缺陷，达到调试改进图像处理程序的效果。
??连接匿名上位机需要将数据处理成特定协议的数据帧，上位机才能正常地解码，才能显示正常的波形。对此我们在底层程序中写了一个数据传输函数调用库，对数据进行协议处理后再使用UART发送到电脑匿名上位机。其中发送一个数据的子程序如图，发送多个数据的子程序与之类似，可参考源码。
第七章 模型车主要参数
7.1智能汽车外形参数
- 长230mm，宽200mm，高330mm
7.2传感器个数以及种类
- 总钻风灰度摄像头1个
- 电机编码器2个
- 9轴传感器1个
7.3赛道信息检测精度、频率
- 赛道信息检测精度：2mm，频率是50Hz
第八章 结语
??一路走来磕磕碰碰，殊为不易。
??最后的两天也目睹了许多他人不尽如人意的结局，想着要是换做是自己在那个位置又该当如何，大概也是心有不甘吧。但我们还是被眷恋的，无论临近之际碰到了怎样令人忧心的问题，结局终归还是令人满意的，就算还是有一丝小小的遗憾，但也能够释然了。回顾这一段不算短的时光，我们的付出最后也带来了我们所期望的结果。
??人生在于体验，我们一直希望能这样做，而我们也一直在努力地践行这样的想法，不断地经历，不断地感悟，丰富自己的阅历，拓宽自己的思维和眼界，不该迷失在自我否定与自我满足中。极尽自己所能去探索和积累，找到自己长期热爱的事物。
??智能车给予了我们许多很独特的东西，无论是是物质上的还是精神层面上的，名利有，成长亦有。也让我们学会了当面对新的机遇和挑战之时，应当抛却许多执念和偏见，望见更加广阔的天空，看见真正本质的东西，体验这人世间许许多多的风景，得到新的感悟并持续地发展。
参考文献
[1]蔡栩嘉,刘海刚,陈冠成,李勇祥,庄越.摄像头智能小车设计与控制算法研究[J].工业控制计算机,2018,31(12):98-101.
[2]颜循进.恩智浦杯全国智能车竞赛之PID调节[J].科技风,2020(10):263.
[3]卓晴，黄开胜，邵贝贝．学做智能车[M]．北京：北京航空航天大学出版社．2007.
■ 附录
● CPU0代码：
i
nt core0_main(void) { disableInterrupts();//禁能中断 get_clk(); //获取时钟频率，务必保留 // MID_Buzzer_Init(); //总初始化 Total_Init(); //***********测试所用的初始化函数******************************************* // Test_Init_1();//编码器电机初始化测试并显示在IPS上 // Test_Init_2();//IPS调试界面测试 // Test_Init_3();//测时序 // Test_Init_4();//摄像头测试 // Test_Init_5来源：卓晴
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