“飞思卡尔”杯智能汽车设计与实例教程

出版者:电子工业出版社

作者:隋金雪

页数:524

出版时间:2014-1-1

价格:66.00

装帧:平装

isbn号码:9787121218071

具体描述

《“飞思卡尔”杯智能汽车设计与实例教程》以全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛为背景，讲述智能汽车设计的整体思路与技术难点，从器件选购到相关专业的知识讲解，全方面展示了智能汽车的实际制作与调试过程。本书共分为8章，第1章为全国大学生飞思卡尔智能汽车竞赛的总体介绍。第2～4章分别为硬件设计、软件设计及机械结构设计。第5章给出了飞思卡尔系列芯片相应模块的讲解，包括MC9SX128、MCF52259、KinetisK60及MPC5604。第6～8章给出了电磁、摄像头及光电三种组别智能汽车的实例制作过程。

作者简介

隋金雪， 山东工商学院自动化系主任，副教授， 近几年多次指导学生参加全国大学生电子设计竞赛、“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛获得国家级奖项。

目录信息

第1章 竞赛简介
1.1 竞赛与规则简介
1.1.1 竞赛介绍
1.1.2 竞赛规则
1.2 历届承办单位及获奖情况
第2章 智能汽车硬件设计
2.1 供电模块电路设计
2.1.1 单片机供电电路设计
2.1.2 舵机供电电路设计
2.1.3 特殊传感器的升压供电
2.1.4 传感器等其他外设供电
2.2 电动机驱动电路设计
2.2.1 脉宽调制基本原理
2.2.2 H桥的基本原理
2.2.3 A车模、D车模电动机驱动方案
2.2.4 B车模电动机驱动方案
2.3 信号传递电路的设计
2.3.1 电动机控制信号的电平转换与隔离
2.3.2 传感器数据信号的电平转换
2.3.3 舵机控制信号的隔离
2.4 测速模块原理与电路设计
2.4.1 光电脉冲测速原理
2.4.2 低成本方案--光电码盘
2.4.3 高精度方案--光电编码器
2.4.4 第五轮测速方式
2.5 辅助调试设备及其电路设计
2.5.1 液晶显示
2.5.2 矩阵键盘
2.5.3 拨码开关
2.5.4 串口通信
2.5.5 无线通信
2.5.6 SD卡读写
2.6 主板外形设计
2.6.1 A型车模主板设计参考
2.6.2 B型车模主板设计参考
2.7 PCB实体电路的设计
2.7.1 元器件封装选择
2.7.2 基于原理图设计实体电路
2.7.3 电路抗干扰、防静电设计
2.7.4 自制PCB的方法指导
本章小结
第3章 智能汽车软件设计
3.1 C语言核心内容与芯片编程规范
3.1.1 C语言核心内容
3.1.2 命名规则
3.1.3 注释
3.1.4 统一类型别名定义
3.1.5 编码
3.2 控制主程序
3.2.1 摄像头组主程序设计
3.2.2 电磁组与光电组主程序设计
3.2.3 光电组主程序设计
3.3 赛道信息的获取
3.3.1 摄像头图像的获取
3.3.2 电磁传感器信号的获取
3.3.3 光电传感器信号的获取
3.4 信号处理与赛道识别
3.4.1 摄像头图像处理与赛道边沿识别
3.4.2 电磁车信号放大与道边沿识别
3.4.3 光电车信号处理与道边沿识别
3.5 赛道分析与控制策略
3.5.1 摄像头组
3.5.2 电磁组及光电组
3.6 起跑线的识别
3.6.1 摄像头组
3.6.2 电磁组
3.6.3 光电组
3.7 PID控制算法和应用
3.7.1 PID控制算法
3.7.2 PID控制在智能汽车上的实现
3.8 其他控制算法和应用
3.8.1 模糊控制
3.8.2 赛道记忆算法
3.9 计算机辅助调试
3.9.1 开发软件介绍
3.9.2 C#上位机获取图像
3.9.3 MATLAB调试PID
3.9.4 按键及显示屏模块
第4章 智能汽车机械结构设计
4.1 机械设计软件--PRO-ENGINEER
4.1.1 简介
4.1.2 历史版本
4.1.3 主要模块
4.1.4 主要特性
4.1.5 Pro-Engineer在智能汽车上的应用
4.1.6 用户关注热点
4.2 智能汽车机械零件设计的一般步骤与准则
4.2.1 相关概念
4.2.2 设计机械零件的一般步骤
4.2.3 设计机械零件的基本准则
4.3 工具准备
4.3.1 锯切工具--钢锯
4.3.2 打孔工具
4.3.3 支持定位工具--桌虎钳
4.3.4 画线工具
4.3.5 螺丝刀
4.3.6 钳子
4.3.7 粘连工具
4.4 常用材料
4.4.1 铝合金
4.4.2 碳素纤维
4.4.3 润滑剂
4.5 智能汽车机械结构优化
4.5.1 智能汽车的整体结构
4.5.2 智能汽车防护保养与机械结构调整
4.5.3 智能汽车转向结构调整
4.5.4 智能汽车后轮结构调整
4.5.5 赛道保养
第5章 控制芯片
5.1 MC9S12XS128芯片
5.1.1 芯片简介
5.1.2 时钟模块
5.1.3 I/O模块及其应用
5.1.4 计数器和定时器模块
5.1.5 TIM模块的脉冲累加器
5.1.6 脉冲调制解调模块（PWM）
5.1.7 周期中断定时器（PIT）
5.1.8 SCI总线
5.1.9 模数转换模块（A/D）
5.2 MCF52259芯片
5.2.1 芯片简介
5.2.2 时钟模块
5.2.3 通用I/O口模块（GPIO）
5.2.4 边沿中断检测模块（EPORT）
5.2.5 中断管理模块
5.2.6 可编程中断定时器模块（PIT）
5.2.7 脉冲累加器模块
5.2.8 舵机电动机控制模块（PWM）
5.2.9 通用异步收发机模块
5.2.10 模数转换模块（ADC）
5.3 KINETIS K60芯片
5.3.1 芯片简介
5.3.2 时钟模块
5.3.3 多用途时钟信号发生器
5.3.4 系统集成模块（SIM）
5.3.5 可编程中断定时器（PIT）
5.3.6 Flex定时器（FTM）
5.3.7 通用输入/输出（GPIO）及引脚控制和中断
5.3.8 引脚控制和中断寄存器
5.3.9 UART异步串行通信
5.3.10 模数转换器（ADC）
5.4 MPC5604芯片
5.4.1 芯片简介
5.4.2 时钟模块
5.4.3 简化系统接口单元（SIUL）
5.4.4 中断管理模块
5.4.5 增强模块化I/O子程序（eMIOS）
5.4.6 可编程中断定时器（PIT）
5.4.7 A/D转换模块（ADC）
第6章 电磁车实例
6.1 智能汽车竞赛电磁组背景
6.2 电磁组传感器及路径检测设计参考方案
6.2.1 磁场检测方法
6.2.2 传感器模块设计
6.2.3 信号滤波
6.2.4 传感器的布局设计与调试
6.2.5 电路板的静电保护
6.3 车模整体控制策略
6.3.1 速度控制策略
6.3.2 转向控制策略
第7章 摄像头车实例
7.1 摄像头传感器简述
7.1.1 摄像头的选型
7.1.2 CCD摄像头的优势与缺陷
7.1.3 OV5116动态集成摄像头
7.2 整体方案设计
7.3 机械结构与调整
7.4 系统架构与硬件设计
7.4.1 模块划分及母板电路
7.4.2 CCD摄像头模块电路
7.4.3 硬件二值化电路
7.5 图像采集处理
7.5.1 图像采集
7.5.2 图像处理
7.6 控制策略
7.6.1 控制方案
7.6.2 驱动电动机PID控制
7.6.3 转向舵机控制
7.7 难点突破与系统改进
7.7.1 机械改进
7.7.2 转向控制的优化
7.7.3 车体的防护
7.8 参考代码
第8章 光电车实例
8.1 光电直立组简介
8.2 直立行走控制原理
8.2.1 直立行走任务分解
8.2.2 车模直立控制
8.2.3 车模速度控制
8.2.4 车模方向控制
8.2.5 车模倾角测量
8.2.6 车模直立行走控制算法总图
8.3 硬件电路及传感器安装
8.3.1 硬件电路整体概览
8.3.2 单片机最小系统9S12XS128MAL
8.3.3 线性CCD模块
8.3.4 陀螺仪＆加速度计模块
8.3.5 电动机驱动模块
8.3.6 编码器及测速电路
8.3.7 辅助调试及电源设计
8.3.8 车模整体装配方案
8.4 软件算法设计参考
8.4.1 整体控制流程
8.4.2 9S12XS128MAL单片机资源分配
8.4.3 直立控制
8.4.4 速度控制
8.4.5 方向控制函数
8.4.6 电动机控制函数
本章小结
参考文献
· · · · · · (收起)

用户评价

我是一名大三学生，专业是自动化。在学习过程中，接触到了不少关于单片机、传感器和控制算法的理论知识，但总感觉理论脱离实际，很难将所学应用于动手实践。尤其是在一些项目设计中，常常会遇到思路不清、动手能力不足的情况，比如如何选择合适的传感器配合单片机实现特定功能，或者如何将复杂的算法用代码实现并调试运行。我一直希望能够找到一本能够将这些零散的知识点串联起来，并且能够以一个具体项目为主线进行讲解的书籍。一本好的教程，应该能够教会我如何从产品的需求出发，逐步分解任务，进行硬件选型，绘制电路原理图，编写单片机程序，最终实现一个能够独立运行的智能系统。更重要的是，我希望这本书能够提供一些关于项目开发流程和工程化思维的指导，培养我独立解决问题的能力，而不是仅仅停留在简单的“复制粘贴”代码层面。

一直对电子设计和嵌入式系统充满好奇，尤其是在看到一些炫酷的智能小车作品后，更是激发了学习的兴趣。虽然我对市面上一些通用的嵌入式开发书籍有所涉猎，但总觉得缺少一些将理论与实践深度结合的实例，能够直观地展示技术如何转化为实际产品。我希望找到一本能够真正带领我从零开始，一步步搭建起一辆功能完善的智能小车，并且在过程中能够理解背后的原理和代码逻辑。理想中的教程应该不仅仅是讲解基础知识，更重要的是提供清晰的硬件选型建议、详细的电路连接图、完整的软件开发流程，甚至包括一些调试技巧和常见问题的解决方案。最好还能有一些不同功能的模块的集成展示，比如传感器融合、路径规划、通信模块等，这样就能让读者在完成基础模型后，还能有进一步探索和创新的空间。如果能有一些案例研究，分析成功和失败的经验，那就更棒了，可以帮助我们少走弯路。

作为一名业余的创客，我对各种新奇的电子项目都跃跃欲试。最近，我迷上了制作一些具备一定智能性的设备，尤其是那些能够自主移动、感知环境的装置。然而，在实际操作中，我经常会遇到瓶颈，比如如何精准地控制电机的转速和方向，如何从摄像头获取图像并进行简单的处理，或者如何让设备在复杂的环境中进行导航。我渴望找到一本能够提供全面指导的书籍，不仅仅是介绍基础的电子元件和编程语法，而是能够深入浅出地讲解如何将这些技术融会贯通，实现一个真正意义上的“智能”产品。我希望这本书能够提供详细的步骤说明，包括从硬件的搭建到软件的编写，再到最后的测试和优化。如果书中能够包含一些进阶的技巧，比如如何提高系统的稳定性和响应速度，或者如何实现更复杂的智能功能，那将是对我非常有价值的补充。

我是一名在读研究生，研究方向与机器人和人工智能相关。在进行一些毕业设计和科研项目时，经常需要用到各种传感器和控制系统。虽然我对理论知识有一定的掌握，但在实际硬件集成和软件开发方面，总觉得经验不足。尤其是在处理一些复杂的控制逻辑和实时性要求较高的场景时，常常会感到力不从心。我希望找到一本能够提供系统性指导的书籍，能够从工程的角度出发，讲解如何设计和实现一个完整的智能系统。理想中的书籍应该能够涵盖从硬件平台的选择、传感器的数据采集与处理，到控制算法的设计与实现，再到系统整体的优化与调试等各个环节。如果能够提供一些实际案例的分析，例如不同应用场景下的智能系统设计思路和实现方法，那就再好不过了，能够帮助我开阔思路，提升解决实际工程问题的能力。

对于那些对嵌入式开发和机器人技术充满热情，但又缺乏具体实践经验的读者来说，一本能够提供清晰指引的书籍至关重要。我一直在寻找一本能够将枯燥的理论知识转化为生动实践的教程，能够让我亲手搭建起一个能够自主工作的“智慧”生命。我希望这本书能够从最基础的硬件选型开始，详细介绍各种元器件的功能和连接方式，并提供清晰的原理图和接线图。在软件方面，我期待能够看到关于编程语言、开发环境以及核心算法的深入讲解，并且这些讲解都能够紧密结合实际的开发过程。尤其重要的是，我希望这本书能够提供一些实用的技巧和经验，帮助我理解如何调试代码、解决硬件故障，以及如何对系统进行优化和升级。如果书中能包含一些不同难度的项目案例，从简单到复杂，让我能够循序渐进地掌握相关技能，那就再完美不过了。

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