飞思卡尔智能车各模块原理及元器件
飞思卡尔智能车电路
注释：一字型排布，中间对称发射接收：电路图激光传感控制电路速度检测模块硬件板速度检测模块由一对红外对管配以编码盘实现，可以实现一圈24点分辨率。
电路上只有一个电阻结构十分简单。
在编码盘的设计上，我们直接用薄的PCB板嵌入在车模的后轮轴上，简单、牢固。
编码盘外观图如图1.2所示。
车速测定(红外对管)光电编码器与电路板和单片机的接口：图4.11 车速采集模块接口图测速：光电编码器摄像头信号采样电路图：图5.3 摄像头信号采样电路图：5v电压电路光电（两层排布）光栅盘测速，如图3.10 所示。
光栅盘是从机械鼠标上拆下来，总共有50个齿。
将栅盘直接用热熔胶粘接在后轮传动轴上，避免了打滑的可能。
在栅盘的正下方安装槽型光耦（又称光断续器，实际也是红外光电对管）。
当发射的光线被栅齿挡住，接受端管子应该截止，但该栅齿附近间隙仍有光透过并被接受到，所以截止的不够彻底；同理，本该完全导通时也没有完全导通。
所以接收端接受到的信号实际是连续变化的信号，类似于正弦波，而不是理想的脉冲方波信号。
需要在后级信号调理电路中，加上放大级和比较级电路就可得到与TTL电平兼容的脉冲方波信号。
单个传感器检测电路速度检测:ST150为单光束直射取样式光电传感器，它由高输出的红外光电二极管与高灵敏度光敏晶体管组成直射型光电传感器方案。
由速度传感器可以获得一个脉冲信号，该信号直接进入S12 芯片的ETC 模块，经程序计算后便可获得当前车速，其电路原理图如上。
VCC+5图 2.3 红外接收电路红外发射管不是同时点亮，而是隔足够远的距离的两个发射管同时点亮。
这样就可以把邻近干扰降到最底了。
实际测量中使用1.6cm长，直径为3mm的黑色套管套住红外接收管时，发射管发射的红外线对相隔一个管的红外接收的干扰几乎已经很小了。
飞思卡尔智能车原理
飞思卡尔智能车原理飞思卡尔智能车是一种基于嵌入式系统和人工智能技术的智能交通工具。
它通过搭载各种传感器、控制器和算法，在无人驾驶、自动泊车等场景下发挥重要作用。
本文将介绍飞思卡尔智能车的原理，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
一、飞思卡尔智能车的硬件组成飞思卡尔智能车的硬件组成主要包括以下几个方面：1. 主控单元：主控单元是飞思卡尔智能车的核心组件，通常采用高性能的嵌入式处理器。
它负责接收来自各种传感器的信息，并根据预设的算法进行数据处理和决策。
2. 传感器：飞思卡尔智能车搭载多种传感器，如摄像头、激光雷达、超声波传感器等。
这些传感器可以实时感知周围环境的信息，包括道路状况、障碍物位置等，为智能车提供必要的数据支持。
3. 电机与驱动系统：飞思卡尔智能车搭载电机和对应的驱动系统，用于控制车辆的行驶和转向。
这些系统通常采用先进的电子控制技术，能够实现精确的转向和速度控制。
4. 通信模块：飞思卡尔智能车通过通信模块与其他车辆、交通基础设施等进行信息交互。
这种通信方式可以实现车辆之间的协同工作，提高交通系统的整体效率。
二、飞思卡尔智能车的工作原理飞思卡尔智能车的工作原理可以归结为以下几个关键步骤：1. 环境感知：飞思卡尔智能车通过搭载的传感器对周围环境进行感知。
摄像头可以捕捉到道路状况、交通标志和其他车辆的信息；激光雷达可以检测到障碍物的位置和距离；超声波传感器可以测量车辆与前方障碍物的距离等。
通过这些传感器获取到的数据，智能车可以对周围环境做出准确判断。
2. 数据处理与决策：主控单元接收传感器传来的数据，并根据预设的算法进行数据处理和决策。
它会将传感器的信息与事先建立的模型进行比对，进而判断车辆应该采取何种动作，如加速、刹车、转向等。
3. 控制指令生成：基于数据处理与决策的结果，主控单元生成相应的控制指令，通过驱动系统控制车辆的行驶和转向。
这些控制指令可以通过电机和驱动系统精确地控制车辆的运动。
4. 数据通信与协同：飞思卡尔智能车通过通信模块与其他车辆以及交通基础设施进行信息交互。
飞思卡尔s12单片机-ATD模块
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二、ATD模块简介
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第十章 单片机片内外模块 ——ATD
S12单片机ADC特性如下：
8/10/12位可选
转换速度较高，8位、8MHz、单次转换时间为2us 采样时间可编程设置 多种转换模式：数据对齐方式、单次/连续转换、转换结果比较 外触发控制 转换序列结束可产生中断，能够使能比较中断 模拟输入引脚与通用I/O口复用 多通道扫描， 1~16 转换序列长度。
ETRIGLE –外部信号触发条件选择位 ETRIGP -
ACMPIE - Internal Clock in Stop Mode Bit 0 = 禁止比较中断 1 = 使能比较中断
ATD Registers 4/12 第十章 单片机片内外模块 ——ATD
ATD Control Register 3 (ATDCTL3)
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ATD Registers 1/12 第十章 单片机片内外模块 ——ATD
ATD Control Register 0 (ATDCTL0)
WRAP[3-0] - Wrap Around Channel Select
0 = Reserved
X = WRAP[3:0]; 多通道转换模式下，从ANx回绕到AN0 1≤x ≤ 15 仅在ATDCTL5的MULT=1时有效
S8C, S4C,S2C, S1C - Conversion Sequence Length
ATD Registers 5/12 第十章 单片机片内外模块 ——ATD
ATD Control Register 4 (ATDCTL4)
注：写ATDCTL4会终止当前转换序列
SMP[2:0] - Sample Time Select， 采样时间包含的ATD时钟周期
飞思卡尔智能车电路详解(全)
增加检测距离。但使用不当极易烧毁传感 器，因此初期使用时不推荐使用此方法。
视频分离电路 LM1881
测速传感器模块
• 霍尔传感器 • 反射式红外传感器 • 对射式红外传感器 • 测速电机 • 对加速度传感器进行积分
智能汽车
之
硬件电路设计
安徽大学 创新实验室整理
整个系统电路模块组成
• 单片机控制模块 • 黑线检测模块 • 测速模块 • 电机驱动模块 • 电源模块
单片机控制模块
黑线检测模块
• 光电组：反射式红外传感器、 激光传感器
• 摄像头组：CMOS、CCD
红外传感器RPR220
具体使用注意点
• 发光二极管部分在恒流情况下最大工作电 流为50mA。
• 电子调速器（电调） 好用，但实在太贵
L298N 输入输出
并联电路
MC33886并联电路
。。。。。。
电源模块
• 单片机系统模块电源 －－ 5V（LM2940）
• 黑线检测传感器模块电源
光电 －－ 5V（LM2575） 摄像头 －－ 9V/12V（mc34063）
• 测速部分电源 －－ 5V
• 舵机动电源 －－ 电池直接供电 • 电机驱动模块电源 －－ 电池直接供电
5V电源部分
LM2575芯片手册上的常用电路
二极管的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，但考虑 到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2575的最大 电流限制；另外二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25 倍。
LM2575芯片特点
• 优点： 转换效率高，芯片发热现象不明显，避
飞思卡尔 硬件分析
系统硬件电路由驱动电路板和核心控制板两部分组成：一、电机驱动模块：驱动电路板安装在车体后部，它主要负责系统各部分电压的分配以及电机的驱动。
由于这部分电路功耗较大，单独设计一块电路板后可使散热性能更好。
目前电路板上将两片33886并联，PWM信号一路直接输入到A1，一路经过反向后输入到A2。
这样如果PWM波的占空比高于50%时，电机朝一个方向转；占空比低于50%时，电机朝另一个方向转。
通过这种方式，可以在程序中实现反向制动，而这对于赛车在直道上提高速度是有帮助的。
（但是今年的C车车模有两个电机，这两天我会研究下两个电机怎么控制）33886制定的参数范围是-40°C≤TA≤125 °C、5.0V≤V+≤28V。
集成电路也可以工作在40V通过降低规定的定额值。
集成电路能够在表面安装带散热装置的电源组件.（听说还有一种驱动芯片也不错，可是没有研究过）二、系统电源模块：全部硬件电路的电源由7.2V、2A/h的可充电镍镉电池提供。
由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此电源模块应该包括多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。
主要包括如下不同的电压：A、5V电压。
主要为单片机、信号调理电路以及部分接口电路（如速度传感器）提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量大于500mA。
B、6V电压。
主要是为舵机提供工作电压。
实际工作时，舵机所需要的工作电流一般在几十毫安左右，电压无需十分稳定。
C、7.2V电压。
这部分直接取自电池两端电压，主要为后轮电机驱动模块提供电源。
D、12V电压。
采用摄像头进行道路检测时，需要12V工作电源。
整个电源模块的电路结构为：由于CCD需要12V供电，而且CCD供电电压过高容易使CCD发热，虽然短时间内信号质量将提高，但长时间会使CCD输出信号质量下降，而CCD供电电压过低会使CCD信号质量降低。
为了保证CCD的正常供电，12V电路较为复杂且占用电路板空间较大。
飞思卡尔智能车
飞思卡尔智能车控制系统硬件设计硬件部分：电机舵机传感器车模电机：主要作用是产生驱动转矩，作为小车的动力源。
舵机：能够转舵并保持舵位的装置，也就是让小车拐弯的装置。
传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，在智能车中，最重要的传感器就是摄像头。
车模：智能车车架，包括底板、齿轮、车轮、电池等等。
主要内容：•MCU最小系统设计•电机及舵机驱动电路设计•光电检测电路原理与设计•图像检测原理与设计1．控制系统的构成一般控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
智能车中主要体现：光电器件或器件构成的寻线传感器。
用于操纵小车行走和转向的执行器。
根据传感器信息控制执行器动作的控制器。
三者之间的关系可用如下的关系图描述:飞思卡尔杯规定了比赛用车模、控制器所使用的MCU、执行器、传感器的数量等，比赛中硬件设计所涉及的主要工作是：•设计可靠的MCU控制电路；•执行器驱动电路；•传感器电路；(进行硬件设计的工具很多，建议使用Protel99SE，该软件易上手、效率高，可满足一般电路设计要求。
)MC9S12DG128 的封装2 .MCU最小系统设计MCU最小系统设计分为供电系统设计、复位系统设计、时钟电路设计、BDM调试接口设计、串口通讯设计。
2.1 MCU供电系统设计MCU正常工作需要合理供电，为获取良好的抗干扰能力，电源设计很重要。
针对此次比赛使用的电池和MCU，在供电系统设计中要充分考虑以下因素的影响：1.系统供电电源为7.2V镍氢电池组，不能直接为MCU及其它TTL电路供电。
2.为保证较高的行驶速度，驱动电机需使用电池组直接驱动，故电源电压波动较大。
3.转向用舵机工作电压为5V，其启动电流较大，如与MCU共用5V电源，会引入较大的干扰。
4.采用三端稳压器7805存在效率低、抗干扰能力差的缺点。
采用三端稳压器的电源设计:升降压开关稳压电路•MCU供电飞思卡尔S12系列单片机采用了若干组电源，必须很好的对这些供电电源进行良好的滤波，才能设计出抗干扰能力强的控制器。
飞思卡尔智能车各模块原理及元器件
飞思卡尔智能车各模块原理及元器件在准备比赛的过程中，我们小组成员经过分析讨论，对智能车各模块的元器件使用方面做如下说明：1、传感器模块：路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。
光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD 摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。
在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的，我们使用11个TK-20型号的光电传感器。
2、驱动模块：驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。
电机驱动电路可以用MC33886驱动芯片或者用MOS管搭建H桥驱动电路。
MC33886体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。
采用MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。
用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。
MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。
所以我们选择了用MOS管搭建H桥驱动电路。
3、电源模块：比赛使用智能车竞赛统一配发的标准车模用7.2V 供电，而单片机系统、路径识别的光电传感器、光电码编码器等均需要5V电源，伺服电机工作电压范围4V到6V（为提高伺服电机响应速度，采用7.2V 供电），直流电机可以使用7.2V 蓄电池直接供电，我们采用的电源有串联型线性稳压电源（LM2940、7805等）和开关型稳压电源（LM2596）两大类。
飞思卡尔单片机AD功能模块课件
加快AD转换速度
通过优化硬件设计和配置，例如选择更高转换速率的 ADC器件，或者在软件中实现并行处理和快速算法来加 快AD转换的速度。
提高电源稳定性
通过优化电源设计和供电方式，例如使用线性稳压器降低 电源电压的波动，或者在软件中实现电源监控和保护机制 来提高电源的稳定性。
06 未来展望与研究方向
AD功能模块的技术发展趋势
飞思卡尔单片机AD 功能模块课件
目录
• 飞思卡尔单片机简介 • AD功能模块概述 • 飞思卡尔单片机AD功能模块详解 • AD功能模块的应用实例 • AD功能模块常见问题与解决方案 • 未来展望与研究方向
01 飞思卡尔单片机简介
单片机的基本信息
定义
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术将 CPU、随机存储器、程序存储器、定时器/计数器、串行通信 接口等集成在一块芯片上，构成一个微型的计算机系统。
B
C
可靠性高
飞思卡尔单片机经过严格的质量控制和可靠 性测试，能够在恶劣的环境条件下稳定工作 。
开发工具丰富
飞思卡尔单片机提供了丰富的开发工具和软 件库，方便用户进行开发和调试。
D
飞思卡尔单片机的应用领域
智能仪表
飞思卡尔单片机广泛应 用于各种智能仪表，如 智能电表、智能水表等 。
工业控制
由于其高性能和可靠性 ，飞思卡尔单片机在工 业控制领域也有广泛的 应用。
AD转换器出现。
集成化
随着物联网和嵌入式系统的发展，对设备的功耗要求 也越来越高，未来将会有更低功耗的AD转换器出现。
AD功能模块的应用前景与挑战
应用前景
随着物联网和智能化的发展，AD功能模块的应用前景非常广泛，如智能家居、 智能仪表、医疗设备等领域都有广泛的应用。
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飞思卡尔智能车各模块原理及元器件
在准备比赛的过程中，我们小组成员经过分析讨论，对智能车各模块的元器件使用方面做如下说明：
1、传感器模块：
路径识别模块是智能车系统的关键模块之一，目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。
光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD 摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。
在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的，我们使用11个TK-20型号的光电传感器。
2、驱动模块：
驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。
电机驱动电路可以用MC33886驱动芯片或者用MOS管搭建H桥驱动电路。
MC33886体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。
采用MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。
用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。
MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。
所以我们选择了用MOS管搭建H桥驱动电路。
3、电源模块：
比赛使用智能车竞赛统一配发的标准车模用7.2V 供电，而单片机系统、路径识别的光电传感器、光电码编码器等均需要5V电源，伺服电机工作电压范围4V到6V（为提高伺服电机响应速度，采用7.2V 供电），直流电机可以使用7.2V 蓄电池直接供电，我们采用的电源有串联型线性稳压电源（LM2940、7805等）和开关型稳压电源（LM2596）两大类。
对于单片机，选用LM2940-5单独对其进行供电；而其它模块则需要通过较大的电流，利用LM2940-5和LM2596-5对控制系统和执行部分开供电，可以有效地防止各器件之间发生干扰，以及电流不足的问题，使得系统能够稳定地工作。
4、测速模块：
为了使得模型车能够平稳地沿着赛道运行，除了控制前轮转向舵机以外，还需要控制车速，使模型车在急转弯时速度不要过快而冲出跑道，在直道上以较快的速度行驶。
器件有霍尔传感器和光电编码器。
霍尔传感器是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。
我们需使用一个光电编码器。
小组成员：程辉章俊孙耀龙。