南京师范大学阿尔法队智能汽车竞赛技术报告.docx
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南京师范大学阿尔法队智能汽车竞赛技术报告
摘要：
本文介绍了南京师范大学阿尔法车队队员们在准备第四届Freescale智能车大赛过程中的工作成果。
智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128处理器的S12环境，软件平台为CodeWarriorIDE4.7开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的1：
10的仿真车模。
文中介绍了智能小车控制系统的软硬件结构和开发流程。
为了提高小车特性，我们对系统进行了创造性的优化：
其一，对转向系统进行了标定。
其二，硬件上采用激光传感器的方案，软件上将PID算法、弯道预判、模糊算法。
其三，独立设计了控制电路板，用旋转编码器作为速度传感器，大大提高了检测精度，实现了速度闭环控制。
其四，充分利用S12单片机现有模块进行编程，同时无线串口、波盘开关、状态指示灯等方便了算法调试。
关键字：
智能车，激光管，PID控制
第一章引言1
1.1赛事介绍1
1.2方案介绍1
1.3技术报告内容安排1
第二章智能车总体技术概要3
第三章赛车机械结构的调整5
3.1上下排舵机的安装调整5
3.2前轮参数调整6
3.3后轮差速机构调整8
3.4测速模块安装8
3.5PCB的整体安装9
3.6其它机械调整11
第四章硬件电路设计13
4.1电源模块设计13
4.2S12最小系统14
4.3电机驱动模块14
4.4路线识别电路设计16
4.5串行通讯接口电路17
4.6速度检测模块18
4.7人机界面模块18
第五章软件设计21
5.1程序流程21
5.2工作原理21
5.3.1PID控制23
5.3.2PID参数的整定23
5.4控制策略25
5.5软件开发工具26
第六章模型车的主要技术参数说明29
6.1模型车技术参数统计29
第七章结论31
7.1设计特点31
7.2系统存在的问题31
7.3改进方向31
参考文献33
附录A模型车控制主程序代码XXXV
附录B基于双舵机自主寻迹的智能车控制策略的实现VI
第一章引言
1.1赛事介绍
受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导分委会负责主办全国大学生智能车竞赛。
该项比赛已列入教育部主办的全国竞赛之一。
本届的比赛，首先是在全国五大赛区进行预选赛，之后取一些优秀队伍参加总决赛。
在比赛中，参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，推荐采用飞思卡尔16控制器MC9S12XS128作为核心控制单元，自主构思控传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加场地比赛。
参赛队伍之名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主，技术方案及制作工程质量评分为辅来决定，车模改装完毕后，尺寸不能超过：
250mm宽和400mm长，高度无限制，跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm，并且跑道有坡道,窄道，窄道前有黑色三角形和凸起作为出入窄道的标志物。
1.2方案介绍
在方案设计的过程中，我们参阅了很多兄弟院校的往届大赛技术报告，特别是清华大学、北京科技大学，北京理工大学。
在国内，他们对智能车研究起步的比较早，例如清华大学首创记忆算法、北京科技大学创先使用激光管。
对于LED组来说，提高小车的速度和稳定性，核心问题是如何更早且更准确的提取到赛道信息，并作出相应的动作和判断。
所以我们采取的策略是激光传感器加人工调参，共同实现我们的目标。
这样大大提高赛车的前瞻性，使赛车的稳定性提高，从而提高总体速度。
1.3技术报告内容安排
本技术报告的正文分为四个部分。
第一部分是对整个系统实现方法的一个概要说明，主要内容是对整个技术方案的概述；第二部分是对系统机械结构的说明，主要介绍系PCB板的固定和安装、前轮参数调整和舵机的升高等；第三部分是对硬件电路设计的说明，主要介绍系统传感器的设计及其他硬件电路的设计原理、创新点和实现过程等；第四部分是对系统软件设计部分的说明，主要内容是智能模型车设计中主要用到的控制理论、算法说明及代码设计介绍以及开发工具的应用等
在这份技术报告中，我们小组通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，比较详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现在电路的创新设计，以及算法控制方面的创新想法，在单片机的实际调试中我们克服了很多难题，付出了很多心血。
这份报告凝聚着我们的心血和智慧，是我们共同努力后的成果。
在准备比赛的过程中，我们小组成员详细学习研究了控制策略、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识，这次磨练对我们书本所学知识的一次大检验，充分发挥了队员各自的特点，很好的锻炼了我们的实际动手能力和创新能力，这必将在以后的学习工作中受益。
第二章智能车总体技术概要
赛车制作的主要思路是利用激光管来提取赛道前方的信息，并将信息采集到S12单片机AD口，并进行滤波等处理。
在S12单片机中利用一定的算法来控制模型车的运行状态。
赛车的控制系统包括电源管理模块、MCU模块、路径识别模块、电机驱动模块、舵机控制模块、转速测量模块、人机界面模块、无线串口传送模块等。
在整个系统中，由电源管理模块实现对其他各模块的电源管理。
其中，对单片机、测速电路、无线串，人机电路提供5V电压，对舵机提供6.5V电压，对激光管提供3.3V电压。
赛车模型车是由后轮驱动的，路径识别模块则采用激光管传感器寻迹方案。
即路径识别电路由5对光电发送与接收管组成。
由于赛道中存在轨迹指示黑线，落在黑线区域内的光电接收管接收到反射的光线的强度与白色的赛道不同，进而在光电接收管两端产生不同的电压值，由此判断行车的方向。
路径识别模块会将当前采集到的一组电压值传递给MCU模块。
转速测量模块则安装在车尾部，它每个周期反馈一次模型车行驶过程中的瞬时速度。
人机模块会设定模型车在行驶过程中一些较重要的参数，如：
直道速度、弯道速度，一些重要的P,I参数等。
测量出的瞬时速度将输入到单片机中，以帮助分析确定模型车与给定速度进行对比通过PID算法来确定下一步的速度、转角等。
无线串口传送模块会同LABVIEW显示传感器检测值和模型车的速度等参数，以方便对整车进行调试。
MCU模块会根据按键的设定值，路径识别模块采集到的电压值以及转速测量模块反馈回的瞬时速度值等综合分析，采用一定的算法对舵机和直流电机进行控制。
以上即是技术方案的概要说明。
第三章赛车机械结构的调整
3.1上下排舵机的安装调整
转向舵机转向是整个控制系统中延迟较大的一个环节，为了减小此时间常数，通过改变舵机的安装位置，而并非改变舵机本身结构的方法可以提高舵机的响应速度。
分析舵机控制转向轮转向的原理可以发现，在相同的舵机转向条件下，转向连杆在舵机一端的连接点离舵机轴心距离越远，转向轮转向变化越快。
这相当于增大力臂长度，提高线速度。
于是我们通过实验的方法提高了了舵机的高度如图3.1。
由于我们采用了上排激光传感器摇头的设计方案，因此整个模型车使用了两个舵机，上排脱机我们采用了矩形结构作为传动，增大传动结构与舵机的距离，来防止赛车行径中的抖动现象，但是得把舵机高度升高，带来的负面影响是车模重心升高，影响赛车的过弯稳定性，和过弯最高速。
在进行反复的调试中看出，这种架设方式是可行的如图3.2。
图3.2上排舵机安装
3.2前轮参数调整
调试中发现，在赛车过弯时，转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。
为了尽可能降低转向舵机负载，对前轮的安装角度，即前轮定位进行了调整。
前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。
前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4个项目决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系。
（1）主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是使前轮自动回正。
角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。
（2）主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。
它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。
由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。
（3）主销内倾和主销后倾（如图3.3）都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。
不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。
如图3.3主销后倾
（4）前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。
前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。
所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1°左右。
（5）所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。
前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。
前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少如图3.4。
图3.4车轮前束
经过与赛道的磨合，本队智能车只对前轮的外倾角进行了调节，其他皆为0
3.3后轮差速机构调整
差速机构的作用是在赛车转弯的时候，降低后轮与地面之间的滑动；并且还可以保证在轮胎抱死的情况下不会损害到电机。
当车辆在正常的过弯行进中（假设：
无转向不足亦无转向过度），此时4个轮子的转速（轮速）皆不相同，依序为：
外侧前轮＞外侧后轮＞内侧前轮＞内侧后轮。
此次所使用赛车配备的是后轮差速机构。
差速器的特性是：
阻力越大的一侧，驱动齿轮的转速越低；而阻力越小的一侧，驱动齿轮的转速越高‧以此次使用的后轮差速器为例，在过弯时，因外侧前轮轮胎所遇的阻力较小，轮速便较高；而内侧前轮轮胎所遇的阻力较大，轮速便较低。
差速器的调整中要注意滚珠轮盘间的间隙，过松过紧都会使差速器性能降低，转弯时阻力小的车轮会打滑，从而影响赛车的过弯性能。
好的差速机构，在电机不转的情况下，右轮向前转过的角度与左轮向后转过的角度之间误差很小，不会有迟滞或者过转动情况发生。
3.4测速模块安装
我们采用的是旋转编码器测速，编码器旋转一周回产生200个脉冲，这已经充分满足的赛车的检测精度，从而提高了赛车高速时速度控制的稳定性，大大减小了检测误差。
安装方式如图3.5。
3.5PCB的整体安装
从开始设计赛车我们就非常注重赛车的中心配置，尽量降低赛车的重心是我们重点之一。
结合上一次的参赛经验，赛车整体由主板，上排，下排，人机，CPU,驱动六块PCB板组合而成，
主板由固定在赛车底板上，并且左右重心均衡，驱动模块和CPU分别固定在主板的左右两侧离水平面距离为2.5cm。
下排传感器通过两个螺钉固定在赛车的最前方离地面距离为2.3cm，上排则固定在主板的正上方，从而避免了传感器前伸带来的一些缺点。
电路板的安装如图3.6。
3.6其它机械调整
另外，在模型车的机械结构方面还有很多可以改进的地方，比如说车轮、悬架、底盘、车身高度等。
轮胎的长期的使用中易产生磨损现象，大大影响了车子的抓地力，从而影响车子的加减速的性能，因此在调试了一段时间后我们都会去轮胎的轮廓进行人为的修正，并达到了良好的效果。
此外，我们还对模型车的前后悬架弹簧的预紧力进行调节，选用不同弹性系统的弹簧等方法进行了改进，并且对车身高度，以及底盘的形状和质量 、后轮的轮距等，都进行了相应的改进和调整，均取得了不错效果。
车模后轮采用RS-380SH-4045电机驱动，由竞赛主办方提供。
电机轴与后轮轴之间的传动比为9：
38（电机轴齿轮齿数为18，后轮轴传动轮齿数为76）。
齿轮传动机构对车模的驱动能力有很大的影响。
齿轮传动部分安装位置的不恰当，会大大增加电机驱动后轮的负载，从而影响到最终成绩。
调整的原则是：
两传动齿轮轴保持平行,齿轮间的配合间隙要合适，过松容易打坏齿轮，过紧又会增加传动阻力，白白浪费动力;传动部分要轻松、顺畅，容易转动，不能有卡住或迟滞现象.
齿轮传动机构的调整就是调整电机输出轴的齿轮与后轮轴上齿轮之间的耦合程度。
当耦合比较松时由于两齿轮之间存在较大的缝隙，齿轮转动时会产生很大的两齿轮之间的碰撞声音，这样会大大增加齿轮的磨损。
当耦合的比较紧时齿轮之间的摩擦力变大，这样就会使电机分出一部分驱动力克服齿轮之间的摩擦力做功，电机的负载无形中就增强，从而减小了电机对后轮的驱动能力。
为了使齿轮的调整比较适当，经过多次的调试，我们发现用听齿轮之间的声音的办法来调整其耦合程度效果不错。
当齿轮耦合较松或两齿轮之间不平行时的声音很响，也就是齿轮之间撞击的声音很大，当齿轮耦合比较紧时声音很沉闷并且迟滞，最佳状态是基本上没有撞击的声音，声音清脆并且没有迟滞现象。
第四章硬件电路设计
4.1电源模块设计
在整个系统中我们一共使用了四片电源芯片，对赛车各个模块进行供电如框图4.1。
图4.1电源设计框图
在电源的设计中根据以往的经验，电机等工作是会对单片机产生干扰，因此我们给单片进行了独立的隔离电源供电（如图4.2），同时为了给上下排传感器提供足够的功率都分别用一个1117进行供电如图4.3。
图4.2隔离电源块
图4.3外部电源
4.2S12最小系统
以MC9S12DG128为核心的单片机系统的硬件电路设计主要包括以下几个部分：
时钟电路、电源电路、复位电路、BDM接口[1]。
其中各个部分的功能如下：
（1）时钟电路给单片机提供一个外接石英晶振。
（2）电源电路主要是给单片机提供5V电源。
（3）复位电路在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。
（4）BDM接口让用户可以通过BDM头向单片机下载和调试程序。
为了减轻最小系统板的重量，我们根据自己的需要对电路板进行了重新的设计，主要的改动就是将电路板的体积减小，并只引出一些常用的引脚，最后定型大小为5.3cm*5.3cm（如图4.4）。
其它电路未进行改变。
4.3电机驱动模块
综合我们赛车的速度要求，以及稳定性要求最终我们选用了33886作为电机驱动模块，由于33886的内阻较大，电机频繁调速时发热严重，因此在实际的使用中我们采用了4片33886并联（如图4.6）驱动的办法，提高了驱动能力，而且33886发热现象也大大改善。
图4.4自制单片机最小系统
图4.6驱动模块
4.4路线识别电路设计
为了准确并提前获得赛道信息，所以必须选择合适的路面信息检测传感器。
目前常用的寻线技术有：
光电寻线、磁诱导寻线和摄像头寻线。
光电寻线一般由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。
在这种方案中，一对收发管只能检测一个点的信息，精度有限。
但其优点是电路简单，处理方便。
摄像头寻线通过图像采集，动态拾取路径信息，并对各种情况进行分析。
它具有信息量大，能耗低的优点，但对数据的处理相对复杂。
通过对以往届比赛的研究，我们决定还是从光电管入手。
由于简易的红外管由于线性度不好而且功耗较大，在实际的应用中并不能提供大前瞻，无法提前获取赛道信息。
因此我们研究决定集中尽力研究激光传感器，经过一个多月的反复调试，验证最终确定了电路，并基本达到了之前的设计要求。
要提高速度并保证在入弯时不会冲出跑道，就必须增加传感器的“视野”，以便及时减速。
因此我们将上排传感器设计成摇头形式，从而大大增宽了视野，同时传感器数目只控制在5个。
由于临近发射管对接收管会有较大干扰，所以经过反复试验后我们采用了间隔控制（如图4.7），来减弱相邻管子之间的干扰，并取得了良好的效果。
图4.7激光管工作原理
总体俯视图如图4.8。
图4.8上排传感器
4.5串行通讯接口电路
串行通讯接口电路的作用是使得MCU可以与PC机的RS-232串行接口连接并进行通讯。
RS-232是异步串行通信中应用最早，也是目前应用最为广泛的标准串行总线接口之一，它有多个版本，其中应用最广的是修订版C，即RS-232C。
RS-232原是基于公用电话网的一种串行通信标准,传输距离一般不超过15m。
图4.8无线模块
4.6速度检测模块
为了提高瞬时速度提取的准确度，最终我们决定使用旋转编码器（如图4-9）作为速度检测模块，编码器可以再5-12V之间安全工作，而且外围电路简单，但是价格比较昂贵。
图4.9测速模块
4.7人机界面模块
鉴于比赛的过程和平时调试时需要变化赛车的一些参数，我们设计了一个4*4的扫描键盘和数码管组成的人机界面，在平时的调试中发挥了很大的作用
图4.10人机界面
图4.11人机界面原理图
第五章软件设计
5.1程序流程
在赛车的控制中主要用到S12芯片中的PWM模块，ECT模块、I/O模块以及SCI模块等模块化设计。
PWM模块主要用来控制舵机和电机的运转；ECT模块主要是用在了测速模块和数据采集，捕捉中断并计算瞬时速度；I/O模块主要是用来分配给按键和激光管的触发和输入；SCI模块主要用在无线串口传送模块。
图5.1程序流程图
5.2工作原理
由于往届竞赛对光电传感器排布方式研究已经比较深入，传统的“一”字型排布方式在众多排布方式中效果显著，是最常用的一种排布方式。
模型车也充分利用了往年的成熟的传感器技术，其排布方式如图5-2
图5.2传感器排布
图5.3常有的赛道与传感器的位置
控制器设置了快速的控制周期，在每个运算周期内，控制器即时地得到智能车车速以及传感器采样来的道路信号，经过控制算法的计算后，控制单元输出相应的前轮控制转角以及电机占空比的值，PWM脉宽信号传至前轮舵机以及驱动电机，从而实现一个周期的控制。
5.3.1PID控制
5.4PID控制框图
PID控制策略其结构简单，稳定性好，可靠性高，并且易于实现。
其缺点在于控制器的参数整定相当繁琐，需要很强的工程经验。
相对于其他的控制方式，在成熟性和可操作性上都有着很大的优势。
所以最后我们选择了PID的控制方式。
在小车跑动中，本方案中上排舵机舵机转角控制采用位置式的PID控制，下排舵机采用了位置式PD控制，速度闭环控制采用了增量式PID控制。
在本方案中，使用试凑法来确定控制器的比例、积分和微分参数。
5.3.2PID参数的整定
试凑法是通过闭环试验，观察系统响应曲线，根据各控制参数对系统响应的大致影响，反复试凑参数，以达到满意的响应，最后确定PID控制参数。
试凑不是盲目的，而是在控制理论指导下进行的。
在控制理论中已获得如下定性知识：
（1）比例部分
在模拟PID控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作出反应。
偏差一旦产生控制器立即产生控制作用，使控制量向减少偏差的方向变化。
控制作用的强弱取决于比例系数KP，比例系数越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差也就越小；但是KP越大，也越容易产生振荡，破坏系统的稳定性。
故而，比例系数选择必须恰当，才能过渡时间少，静差小而又稳定的效果。
（2）积分部分
从积分部分的数学表达式可以知道，只要存在偏差，则它的控制作用就不断的增加；只有在偏差=0时，它的积分才能是一个常数，控制作用才是一个不会增加的常数。
可见，积分部分可以消除系统的偏差。
积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。
积分常数越TI大，积分的积累作用越弱，这时系统在过渡时不会产生振荡；但是增大积分常数TI会减慢静态误差的消除过程，消除偏差所需的时间也较长，但可以减少超调量，提高系统的稳定性。
当Ti较小时，则积分的作用较强，这时系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。
所以必须根据实际控制的具体要求来确定Ti。
（3）微分部分
实际的控制系统除了希望消除静态误差外，还要求加快调节过程。
在偏差出现的瞬间，或在偏差变化的瞬间，不但要对偏差量做出立即响应（比例环节的作用），而且要根据偏差的变化趋势预先给出适当的纠正。
为了实现这一作用，可在PI控制器的基础上加入微分环节，形成PID控制器。
微分环节的作用使阻止偏差的变化。
它是根据偏差的变化趋势（变化速度）进行控制。
偏差变化的越快，微分控制器的输出就越大，并能在偏差值变大之前进行修正。
微分作用的引入，将有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，特别对髙阶系统非常有利，它加快了系统的跟踪速度。
但微分的作用对输入信号的噪声很敏感，对那些噪声较大的系统一般不用微分，或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。
微分部分的作用由微分时间常数Td决定。
Td越大时，则它抑制偏差变化的作用越强；Td越小时，则它反抗偏差变化的作用越弱。
微分部分显然对系统稳定有很大的作用。
适当地选择微分常数Td，可以使微分作用达到最优。
试凑法的具体实施过程为：
（1）整定比例部分，将比例系数由小变大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。
如果系统静差小到允许范围，响应曲线已属满意，那么只需比例控制即可，由此确定比例系数。
（2）如果在比例控制基础上系统静差不能满足设计要求，则加入积分环节，整定时首先置积分时间
为很大值，并将经第一步整定得到的比例系数略微缩小（如缩小为原值的0.8），然后减小积分时间，使得在保持系统良好动态的情况下，静差得到消除，在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数和积分时间，以期得到满意的控制过程，得到整定参数。
（3）若使用比例积分控制消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加微分环节，构成比例、积分、微分控制器。
在整定时，先置微分时间
为零，在第二步整定基础上增大
，同样地相应改变比例系数和微分时间，逐步试凑以获得满意的调节效果和控制参数。
5.4控制策略
在路径采集回来的信息中，如果中间传感器长时间对准中间黑线，我们既可以认为小车现在正在行驶在长直道上，因此可以加速至高速状态。
当小车连续在传感器左部分检测到黑线，则可以认为小车在左弯道的位置。
这样，我们就可以检测判断到现在小车所处的位置，并做出相应的程序响应，程序中事先限制了车子的最高速和最低速。
在速度检测的控制部分，我们是采用旋转编码器采集回来的脉冲数字进行计算，将其转换成为与后轮圈数相对应的一个参数值，根据此参数值我们能够很清晰的看出来现在这个状态时，电机的转速为多少，从而可以很快地换算出当前时刻的速度情况。
5.5软件开发工具
此次智能车大赛的软件开发平台为Metroworks公司的CodeWarrior4.7开软件。
其使用界面如图5.5所示：
图5.5调试界面
CodeWarrior的功能非常强大，可用于绝大部分单片机、嵌入式系统的开发。
用户可在新建工程时将芯片的类库添加到集成环境开发环境中，工程文件一旦生成就是一个最小系统，用户无需再进行繁琐的初始化操作，就能直接在工程中添加所需的程序代码。
在使用BDM的调试过程（如图5.6）中我们能进行很有效的一些操作如监视寄存器状态、修改PC指针、设置断点等，这样能快速地帮助我们找到软件或硬件的问题。
图5.6BDM调试
在软件的调试中我们还充分运用了无线模块，我们让单片机实时的发挥传感器的各种状态，包括误判是传感器的值，上坡时，过弯时的一些参数，结合车体的状态进行参数或阀值得调节，这种方法大大简化了我们的工作，提高了效率。
在赛车的运行过程中我们针对不同的情况使人机界面上的数码管显示不同的数值，从而判断赛车在整个行进
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