11.1 S12开发工具（环境）说明以及资源分配说明
本次大赛统一使用MC9S12DG128B为主控制器，软件编译及调试平台如下：
(1)编译软件：Metrowerks，CodeWarrior4.5。
(2)调试工具：BDMforS12。
(3)调试系统：P42.4GHz，256RAM，WindowsXP。
MC9S12DG128B模块及端口使用如下：
(1)时钟模块产生实时中断。
(2)定时器模块
共使用了3个ECT中断，设置为输入捕捉模式。一个用于CMOS摄像头场中断信号检测，一个用于CMOS摄像头行中断信号检测，一个用于测速脉冲的检测。
(3)PWM模块
使用了3个通道。一个16位输出用于舵机控制，2个8位输出用于电动机双极性控制。
(4)ATD模块
使用了两个AD转换口，分辨率为8位，一个用于检测CMOS视频信号，一个用于检测MMA1260D的坡度信号。
(5)H端口、A端口、B口用于4*4键盘，LCD数据及控制端口。
(6)串口模块 调试过程中用于向PC机传输数据。
11.2 软件系统流程图
小车的软件控制流程图，如图11.1所示。
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11.3 赛道分析及优化
本次竞赛的赛道主要有包括以下几种情况，如表11.1所示。各种不同的赛道应有不同的速度以及方向控制策略。沿线走可以保证小车的行驶稳定性，但是这样并不是小车行驶的最优路径，没有优化的路径会使小车行驶的距离加大，复杂的弯道会严重影响小车的速度。
11.4 舵机方向控制
本系统采用中断的方式接受赛道信息并告知CPU黑线位置发生变化，为了保证小车有正确的转向并保证前行的稳定性，我们将采集到的黑线斜率分为三段，分别使用不同的转向系数来控制舵机。
小车在行进中要不断的调整前轮的转向，在路径波动强度较低的时候，不能突然地改变方向太多，特别是高速的时候，这样会导致小车走蛇形线。为了避免在直道上走蛇形线，转弯控制中需要加上“柔性控制”。越是靠近小车的中心轴，角度改变的比例就越小。所以我们设置了三种转弯模式，其中舵机转向系数分别为21、33、37。
11.5 速度闭环控制
11.5.1 方案论证
★ 方案一：PID控制
在控制领域中，PID算法是经典的闭环控制策略，其理论基础较为健全。基于反馈的控制的PID算法常包括三个部分：测量、比较和执行。即把测量到关心的变量与期望值相比较，然后用这个误差纠正调节控制系统的响应，如图11.2所示。
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其工作原理如下：
以此算法为基础，很容易在CodeWarrior上，用C语言编写出控制算法。PID算法在控制的同时，结合加速度传感器传回去的速度，位置信息，将误差项也放到PID算法中进行消除。该方法的难点在于实验的调试，不通过大量的试验很难得到满意的比例，微分，积分三个参数，需要很长的调试周期。
★ 方案二：采用Bang-Bang控制
电机在空载运行时，加减速特性较好，但是在负载运行时，响应特性较软，而控制周期相对于电机的响应特性较短，本设计可采用Bang-Bang控制方法来实现小车的速度闭环控制，相对于PID控制而言，该方法实现方便，效果良好。经过长时间调试比较，发现PID存在难以调试这个缺点，效果上与Bang-Bang控制方法相比没有特别大的优势，所以最终决定采用后者作为速度闭环控制的策略。
11.5.2 Bang-Bang速度控制
在每一个控制周期中，检测一次赛车的当前速度值。若速度值小于预定的速 度值，则将驱动电机PWM输入占空比设置为较大的值，比如90%；若速度值小于预定的速度值，则将驱动电机PWM输入设置为较低的值，比如40%。控制流程图如图11.3所示。
11.5.3 程序代码
11.6 赛道检测以及速度分配
要想取得较好的赛车速度成绩，一个非常重要的因素体现在对弯道，直道识别的前瞻距离上，有了较大的前瞻距离，进而实现安全过弯、快速通过直道，提高比赛成绩。比赛前期也曾做过光电传感器方案，但相比而言，摄像头有很大的优势：
1）相对广光电传感器，可以获得更大的前瞻距离；
2）不仅可以获得但行的黑线信息，还可以同时获得多行的黑线信息。根据图像采样模块的介绍，最终以8行信息作为弯道、直道的判断算法依据。在单行黑线边沿检测提取算法的基础上，我们可以根据8行的数据中每行黑线位置与10 行平均位置之相对位移，然后求8行相对位移之和（见公式 11.1）。最后根据该值的大小并且结合实际赛道实验数据，来确定弯道和直道之间的阀值大小，而且，随着弯道系数的增大，该位移之和也会相应增大。
若xielv值越靠近20，说明前方道路越直，则可以用前文中所述的速度闭环将赛车控制在一个较高的速度。反之，xielv的值越偏离20，则应用速度闭环将赛车控制在较低的完全过弯速度。
