freescale智能车技术报告

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飞思卡尔智能车大赛杭州电子科技大学杭电二队智能车技术报告

飞思卡尔智能车大赛杭州电子科技大学杭电二队智能车技术报告

本设计采用单片机(MC9S12DG128)作为智能小车的检测和控制核心。

路径识别采用CMOS 摄像头,车速检测采用红外对管和编码盘,由MOS管组成H桥来控制驱动电机正反转的快速切换,利用PWM技术控制小车的运动速度及运动方向。

基于这些完备而可靠的硬件设计,还设计了一套PID优化算法,编写了全闭环运动控制程序,经反复测试,取得了较好的效果。

第一章引言.1 智能车系统研究内容智能车系统要求以MC9S12DG128为核心,能够自主识别路线,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,以最快的速度跑完全程。

其主要研究内容包括以下几个部分:电源、路径识别、直流电动机驱动及运动控制等。

1.1.1 电源根据智能车系统各部件正常工作的需要,对配发的标准车模用7.2V 1800mAh Ni-cd电池进行电压调节。

其中,单片机系统、车速传感器电路需要5V电压,摄像头的12V工作电压由DC-DC升压回路提供,伺服电机工作电压范围4.8V到6V,直流电机经过H桥路由7.2V 1800mAh Ni-cd蓄电池直接供电。

1.1.2 路径识别路径识别模块是智能车系统的关键模块之一,路径识别方案的好坏,直接关系到最终性能的优劣。

在高速度和预先判断算法的前提下,摄像头可能是寻找路径规迹的最好选择。

因为MC9S12DG128的运算处理和AD采样速度有限,因此确定合理的采样次数和合理的处理摄像头的数据是十分重要的。

舍弃非关键数据进行数据简化和制定高效率的路径规划也是一个难题。

1.1.3 直流电动机驱动直流电机的控制一般由单片机产生的PWM信号配以H桥路来完成。

为了得到更大的驱动电流和较好的刹车效果,选用低内阻的MOS管和适当的反向驱动也是必需的。

MOS管我们选取了IRF4905和IRFZ48N,在MOS管子的驱动方面我们直接使用IR公司的IR4427双道驱动芯片。

具体的H桥电路见图1.1 。

1.2 智能车制作情况整个智能车控制系统分为4部分电路板,分别为路径识别模块,单片机模块,直流电机驱动模块和速度检测模块,还有串口通讯及调试接口。

智能平衡车实验报告

智能平衡车实验报告

一、实验目的1. 了解智能平衡车的工作原理和设计方法。

2. 掌握基于PID控制的智能平衡车的硬件电路设计和软件编程。

3. 熟悉倾角融合算法和机器人控制算法在实际应用中的实现。

4. 培养动手能力和创新意识。

二、实验原理智能平衡车是一种集传感器技术、微控制器技术和电机驱动技术于一体的智能移动设备。

它通过测量车身倾角,利用PID控制算法控制电机驱动车轮,使车身保持平衡。

实验中,我们采用ARM Cortex-M4内核的Freescale K60单片机作为主控制器,对加速度计和陀螺仪的数据进行融合,实现车身倾角的最优估计。

三、实验器材1. 主控电路板:Freescale K60单片机2. 电机驱动电路:MOS电机驱动模块3. 传感器:加速度计、陀螺仪4. 电源:锂电池5. 平衡车模型四、实验步骤1. 硬件电路设计(1)主控电路板:将Freescale K60单片机与加速度计、陀螺仪、电机驱动电路连接,搭建主控电路板。

(2)电机驱动电路:设计MOS电机驱动电路,实现电机的高速、高效驱动。

2. 软件编程(1)倾角融合算法:采用卡尔曼滤波算法对加速度计和陀螺仪数据进行融合,得到车身倾角。

(2)PID控制算法:编写PID控制算法,通过比例、积分、微分三部分的线性叠加实现控制。

(3)直立控制算法:根据倾角反馈,调整电机驱动,使车身保持平衡。

3. 调试与优化(1)调整PID参数:通过调整比例、积分、微分参数,使平衡车在倾斜时能够快速恢复平衡。

(2)优化算法:根据实验结果,对倾角融合算法和PID控制算法进行优化。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验,我们成功实现了基于PID控制的智能平衡车的设计与实现。

在实验过程中,平衡车在倾斜时能够迅速恢复平衡,证明了所设计的PID控制算法的有效性。

2. 结果分析(1)倾角融合算法:卡尔曼滤波算法能够有效融合加速度计和陀螺仪数据,提高倾角估计的准确性。

(2)PID控制算法:通过调整PID参数,使平衡车在倾斜时能够快速恢复平衡,证明了PID控制算法在智能平衡车控制中的有效性。

飞思卡尔智能车技术报告

飞思卡尔智能车技术报告

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校:队伍名称:参赛队员:带队教师:关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名:带队教师签名:日期:摘要随着现代科技的飞速发展,人们对智能化的要求已越来越高,而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业,汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。

同时,汽车生产商推出越来越智能的汽车,来满足各种各样的市场需求。

本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景,主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。

机械硬件方面,采用组委会规定的标准 A 车模,以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心,其他功能模块进行辅助,包括:摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等,来完成智能车的硬件设计。

软件方面,我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程,使用增量式PD 算法控制舵机,使用位置式PID 算法控制电机,从而达到控制小车自主行驶的目的。

另外文章对滤波去噪算法,黑线提取算法,起止线识别等也进行了介绍。

关键字:智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试第一章引言飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商,一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。

飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。

其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。

飞思卡尔公司生产的S12 是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。

2024年飞思卡尔智能车总结(四篇)

2024年飞思卡尔智能车总结(四篇)

2024年飞思卡尔智能车总结关于飞思____智能车轨迹追踪竞赛飞思____智能车竞赛,由飞思____公司赞助,是一项全国本科院校共同参与的科技竞赛活动。

今年,安徽省有幸成为第____届省级赛区,我们专科院校也有幸参与其中。

基于专业的匹配,我们系在本专业中选拔了一些同学,我非常荣幸能与我的团队并肩合作。

由于我们学校初次参加,缺乏经验,指导老师正与我们一起逐步探索解决方案。

我们选择使用B型车进行光电寻迹任务。

根据任务需求,老师将其划分为几个关键模块(寻迹模块、电源模块、驱动模块、测速模块),我负责的是寻迹模块的构建。

起初,对于黑白寻迹,我仅感到“神秘”。

通过查阅资料和老师的指导,我理解了其寻迹原理。

这主要基于黑白颜色对光的反射差异(白色完全反射,黑色完全吸收)来识别黑白线。

由于我们之前未接触过传感器知识,对此领域略感模糊,因此我专门投入时间学习传感器,理解了其在电路中的功能。

接下来,我们面临材料选择的挑战,市场上的光电管种类繁多,各校使用的也不尽相同。

我们需要找到一款适合我们车辆的光电管。

我最初在网上找到一些电路图,并购买了一些光电管进行焊接,但结果并未达到预期。

我一度认为问题出在光电管上,但即使更换为光电发射与接收一体管,问题仍未解决。

在一段时间的停滞和反复试验后,我尝试调整了与接收管串联的电阻值(从10k改为100k),意外地提高了接收距离,达到十几厘米。

这仍不理想,因为为了防止光电管之间的相互影响,每个光电管都需要加上套管,而我们购买的光电管无法满足这一要求。

经过深入研究,查阅资料,以及反复实验,我们最终选择了____公司的光电管(型号)。

我想强调的是,他人的经验可以作为参考,但不一定适用于我们自身,就像我之前选择的光电管电路图,可能在某些情况下适用,但在我们的特定需求下并不理想。

在探索阶段,逐步实验始终是至关重要的。

确定光电管后,我们进入了电路焊接阶段。

我们借鉴了其他学校的经验,初步决定使用____来配置光电管。

第五届飞思卡尔智能车大赛华中科技大学电磁组技术报告

第五届飞思卡尔智能车大赛华中科技大学电磁组技术报告

第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告学校:华中科技大学队伍名称:华中科技大学五队参赛队员:方华启张江汉诸金良带队教师:何顶新罗惠关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名:带队教师签名:日期:目录第1章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 全文安排 (2)第2章电路设计 (3)2.1 电路系统框图 (3)2.2 电源部分 (4)2.3 电机驱动部分 (5)2.4 电磁传感器 (6)第3章机械设计 (8)3.1 车体结构和主要参数及其调整 (8)3.2 舵机的固定 (10)3.3 传感器的固定 (11)3.4 编码器的固定 (11)第4章软件设计 (12)4.1 程序整体框架 (12)4.2 前台系统 (13)4.3 后台系统 (13)4.4 软件详细设计 (14)第5章调试 (15)第6章全文总结 (16)6.1 智能车主要技术参数 (16)6.2 不足与改进 (16)6.3 致谢与总结 (17)I参考文献 (18)附录A 源代码 (18)II第1章引言第1章引言教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大竞赛的基础上,委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛(教高司函[2005]201号文)[1]。

为响应教育部的号召,本校积极组队参加第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。

从2009 年12 月开始着手进行准备,历时近8 个月,经过设计理念的不断进步,制作精度的不断提高,经历 2 代智能车硬件平台及相关算法的改进,最终设计出一套完整的智能车开发、调试平台。

飞思卡尔智能车大赛技术报告 吴学沛

飞思卡尔智能车大赛技术报告 吴学沛
3.3 机械部分再版 ...............................................................................................13 第四章 硬件设计 .....................................................................................................16
2.2.1 元件设计 ................................................................................................................ 4 2.2.2 算法设计 ................................................................................................................ 4
2.3 转向控制设计 .................................................................................................6
2.3.1 元件设计 ................................................................................................................ 6 2.3.2 算法设计 ................................................................................................................ 6

飞思卡尔智能车技术报告

飞思卡尔智能车技术报告

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校:队伍名称:参赛队员:带队教师:关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名:带队教师签名:日期:摘要随着现代科技的飞速发展,人们对智能化的要求已越来越高,而智能化在汽车相关产业上的应用最典型的例子就是汽车电子行业,汽车的电子化程度则被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。

同时,汽车生产商推出越来越智能的汽车,来满足各种各样的市场需求。

本文以第六届全国大学生智能车竞赛为背景,主要介绍了智能车控制系统的机械及硬软件结构和开发流程。

机械硬件方面,采用组委会规定的标准 A 车模,以飞思卡尔半导体公司生产的80管脚16 位单片机MC9S12XS128MAA 为控制核心,其他功能模块进行辅助,包括:摄像头数据采集模块、电源管理模块、电机驱动模块、测速模块以及无线调试模块等,来完成智能车的硬件设计。

软件方面,我们在CodeWarrior IDE 开发环境中进行系统编程,使用增量式PD 算法控制舵机,使用位置式PID 算法控制电机,从而达到控制小车自主行驶的目的。

另外文章对滤波去噪算法,黑线提取算法,起止线识别等也进行了介绍。

关键字:智能车摄像头图像处理简单算法闭环控制无线调试第一章引言飞思卡尔公司作为全球最大的汽车电子半导体供应商,一直致力于为汽车电子系统提供全范围应用的单片机、模拟器件和传感器等器件产品和解决方案。

飞思卡尔公司在汽车电子的半导体器件市场拥有领先的地位并不断赢得客户的认可和信任。

其中在8 位、16 位及32 位汽车微控制器的市场占有率居于全球第一。

飞思卡尔公司生产的S12 是一个非常成功的芯片系列,在全球以及中国范围内被广泛应用于各种汽车电子应用中。

飞思卡尔智能车大赛同济大学一队技术报告

飞思卡尔智能车大赛同济大学一队技术报告

参加比赛的智能车最终采用视觉CCD摄像头用于采集赛道黑线信息,识别黑线位置;以脉宽调制(PWM)方式控制舵机转角;采用砰-砰控制对驱动电机进行闭环速度控制。

在具体的试验赛道中进行调试,取得了较好的效果。

第一章引言1.1 开发背景介绍本课题来源于“飞思卡尔”杯第二届全国大学生智能车竞赛,采用飞思卡尔16 位微控制器MC9S12DG128B作为核心控制单元,自主构思控制方案及系统设计,包括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,完成智能车的工程制作及调试。

最终完成后的智能车能够自主识别黑色导引线,巡线高速平稳行驶。

参加比赛的智能车最终采用视觉CCD摄像头用于采集赛道黑线信息,识别黑线位置;以脉宽调制(PWM)方式控制舵机转角;采用砰-砰控制对驱动电机进行闭环速度控制。

在具体的试验赛道中进行调试,取得了较好的效果。

1.2 章节安排论文章节安排如下:第一章引言,主要介绍本论文的选题背景与意义。

第二章智能车总体设计方案,介绍智能车系统的总体构架和主要部件,并且在多种方案中进行比较,最终选择了合适的方案。

第三章机械结构分析与设计,对智能车的重心分布以及四轮参数调整等问题做了分析。

第四章智能车硬件电路设计,给出了智能车的硬件电路。

第五章控制策略与软件实现,在多种控制方案中进行比较,最终确定合适的转向舵机和驱动电机的控制方案。

第六章测试与实验数据分析,结合实际测试结果,对得到的数据进行分析,进一步改进算法及相关参数。

第七章结论,对本论文的主要工作进行总结,提出智能车系统的不足之处与改进方案。

第二章智能车总体设计方案2.1 智能巡线车方案比较2.1.1 黑线识别方案在黑线识别方面,通常采用的传感方案有两种:红外传感器方案、视觉CCD传感方案。

两种方案各有优缺点:红外光电管方案的优点是:对单片机资源消耗少;响应速度快,但是明显的缺点是:受制于传感器的数量,赛道空间分辨率低;对于智能车前方路面不能预判,前瞻性差。

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第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A程序源代码附件B模糊算法在智能车控制中的应用学校:中国民航大学队伍名称:航大一队参赛队员:贾翔宇李科伟杨明带队教师:丁芳孙毅刚关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。

参赛队员签名:带队教师签名:日期:目录第一章引言 (1)第二章智能车设计制作思路以及实现方案概要 (2)第三章硬件电路设计 (4)3.1 黑线检测电路 (4)3.2系统电路 (4)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 接口电路 (5)3.2.3 调试电路 (5)3.2.4 电源电路 (5)3.3电机驱动电路 (6)3.4 测速电路 (6)第四章机械改造及电路板设计安装 (7)4.1 机械部分安装及改造 (7)4.1.1 舵机的改造 (7)4.1.2 前轮定位 (7)4.2 传感器的设计及安装 (7)4.2.1 黑线检测传感器 (7)4.2.2 测速传感器 (8)4.3 电机驱动电路板的设计及安装 (8)4.4 系统电路板的固定及连接 (9)4.5 整体结构总装 (9)第五章微处理器控制软件主要理论、算法说明及代码介绍 (10)5.1模糊控制原理 (10)5.2 控制算法说明 (10)5.3 程序代码介绍 (11)5.4 数字滤波器设计 (13)5.4.1传感器基准值初始化滤波器设计 (13)5.4.2行驶过程中采样信号滤波器设计 (13)第六章安装调试过程 (15)第七章EEPROM辅助调试 (16)7.1 EEPROM概述 (16)7.2 EEPROM擦除和编程步骤 (16)7.3 EEPROM编程命令字及其含义 (17)7.4 EEPROM使用中可能遇到的问题进行说明 (17)7.4.1如何修改ROM/RAM/EEPROM的地址 (17)7.4.2 如何将EEPROM中的数据读出 (18)第八章模型车主要技术参数说明 (19)第九章总结 (20)1第一章引言全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛已经成功举办过两届了,智能汽车的速度越来越快,技术也越来越高。

在同一模型车、电机、舵机和电池并相对限制处理芯片的情况下进行公平竞争是这一赛事的最大特色。

本届智能汽车竞赛还将光电管和CCD分组进行比赛,进一步提高了竞争的公平性。

另外,智能车设计的专业知识面涉及广泛,自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、单片机控制和机械设计等都要进行融合,因此这也从一个方面体现了一所高校的综合科技实力。

我校是首次参加智能汽车竞赛,一切都是从零开始。

我们参加了光电组的比赛,智能车在设计制作的过程中分成了三个部分:软件设计、硬件电路设计和机械结构调整。

这半年多来,从熟悉开发软件、选择传感器、编程调试、到智能车机械结构的调整,开始举步为艰,在老师的指导和鼓励下一步一个脚印地走了过来,到现在的自信满满。

在智能车的制作过程中参考学习了大量相关文献,其中主要包括卓晴、黄开胜、邵贝贝等编著的《学做智能车》,这本书介绍了汽车机械结构、电机驱动、道路识别、自动控制以及单片机应用开发等多方面的专业知识。

以及邵贝贝编著的《单片机嵌入式应用的在线开发方法》,这本书主要介绍如何针对飞思卡尔的HCS12微控制器进行软件开发。

还有大量关于控制算法的书籍和期刊文章,在算法和设计上为我们提供了很大的帮助。

整个技术报告由八章组成,其中第一章和第八章分别为引言和结论,第二章到第七章是正文部分。

正文部分是整个技术报告的核心部分,其中,第二章主要是说明智能车设计制作的主要思路以及实现的技术方案;第三章是对我们自行设计的电路板进行说明;第四章主要介绍机械部分安装及改造、传感器的设计安装、系统电路板的固定及连接等;第五章对微处理器控制软件的主要理论、算法及代码设计进行了介绍;第六章是对开发工具、制作、安装、调试过程的说明;第七章是模型车主要技术参数的说明。

1第二章智能车设计制作思路以及实现方案概要以MC9S12DG128B单片机为控制核心,反射式红外光电传感器为道路识别手段的智能车,可将整个智能车系统分为七大部分:识别道路的光电传感器、速度检测、MCU、直流电机驱动部分、舵机驱动部分、电源模块和调试接口等。

系统各部分之间的联系如图2.1所示。

图2.1 系统框图通过单片机控制的红外传感器的开关,赛道黑线信息由单片机AD口读取,然后解算出相对位置的偏移量,并控制舵机的方向。

速度检测信号经单片机处理后控制调节直流电机,使智能车速度控制在一个合理范围内。

根据飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛的比赛规则,智能车应在规定的轨道上以最快的速度行驶,并且不允许冲出跑道,所以下面主要对路面信息采集、舵机的控制以及直流电机三个部分的设计进行介绍:1、路面信息采集:采用RPR220反射式红外传感器进行路面信息的采集,路面信息的准确性直接影响到控制决策的准确性。

根据红外传感器的输出值,可以得到智能车相对黑线的位置,从而控制智能车向相应的方向转向,使其不会冲出跑道。

2、舵机的控制:由于舵机的反应需要一定的时间,所以当智能车经过转弯处时,应当将其速度适当降低,使得舵机有足够的偏转量,并能减少侧滑,保证小车能够顺利经过弯道。

为了提高舵机的反应速度,可以通过改变舵机的安装位置,并且适当加长舵机力臂,效果较为明显。

2第二章智能车设计制作思路以及实现方法概要3、直流电机的控制:直流电机是智能车的动力来源,直接决定智能车的速度,所以对智能车速度的控制也就是对直流电机的控制。

在对直流电机的控制中,采用了模糊PID算法,可针对不同情况适当地改变PID参数,使系统始终处在较好的工作状态,达到加速、减速灵敏以及稳定性好的目的。

第三章硬件电路设计整个电路系统需要完成对黑线和速度的检测,信号由单片机处理后通过执行器控制模型车的速度与方向,为了便于系统的设计、安装及可靠性,将模型车所有电路集成于四大电路板中,分别为黑线检测电路板、系统电路板、电机驱动电路板和测速电路板。

3.1 黑线检测电路对于黑线检测,采用集收发于一体的红外传感器RPR220。

为增大模型车的前瞻性,必须增加传感器的有效探测距离,加大发光二极管的发射功率,所以需要采用大电流脉冲方式来驱动发光二极管。

单片机驱动能力有限,因此需要大电流的驱动芯片,可以使用两片ULN2003芯片,并采用共阳法,串入的电位器用于调节发射电流强度,传感器电路如图3.1所示。

图3.1 红外传感器RPR220驱动电路3.2系统电路作为整个智能车系统中最复杂的电路部分包含了单片机最小系统电路、接口电路、调试电路、所有电源电路。

原理图如图3.2所示。

第三章硬件电路设计图3.2 系统电路原理图3.2.1 单片机最小系统本系统是以MC9S12DG128芯片为核心,采用16MHz晶振的并联振荡电路,引以lm2575稳压电源为其提供5V电压,加以复位电路和跳线置位电路使其运行于单片模式。

3.2.2 接口电路接口电路引出了单片机上的2路IOC口,4路PWM口,8路A、B、H 、M和16路AD口。

AB用于控制红外传感器RPR220的开关,并用AD口读取传感器的输出信号。

H口平时作为输入口,用于读取拨码开关的编码。

M口和串口一起用于无线模块。

PWM口用来控制电机与舵机。

IOC口用以捕捉测速传感器输出信号的电平跳变。

3.2.3 调试电路电路中的BDM接口用于程序的下载和调试,另外还引出了RXD、TXD用于串口通信。

3.2.4 电源电路整个电源系统都集成于此电路板上,分别为单片机系统、传感器系统、电机驱动电路和舵机供电。

为减少单片机受电池电压降低带来的影响,选择低压降的LM2940稳压芯片为其供电。

而传感器系统的需要较大功率的电源,所以第三届全国大学生智能汽车竞赛技术报告采用转换效率很高的LM2575稳压电源芯片。

电机和舵机则都直接用电池电源供电。

3.3电机驱动电路为增大电机的驱动能力,电路采用两片MC33886并联方式,具体电路如图3.3所示。

对于芯片的控制信号输入引脚采取了直接并联的方式,而输入的驱动电源和输出控制电机引脚采用了分开引线的方式,便于测试单片芯片的好坏。

输出端口在驱动电机前由导线将其并联。

图3.3 两片MC33886并联电路3.4 测速电路测速电路采用的是红外对射传感器,检测与后轮车轴同步的自制编码盘。

实验结果表明输出信号无需整形就可被单片机IOC口捕捉到,因此测速电路可采用最简单的通用红外传感器检测电路,具体电路如图3.4所示。

图3.4 测速传感器检测电路第四章机械改造及电路板设计安装4.1 机械部分安装及改造4.1.1 舵机的改造由于采用普通方式安装舵机时力臂太短,反应速度过慢,严重影响了赛车的速度,而且左右连杆长度不一,可能会造成左右转向不一。

因此对于舵机的改装采用了立式安装方式,调整连杆长度,使其安装于小车中间位置,做到左右对称。

舵机底部增加了铝合金架构垫片,以加长舵机的力臂,提高了舵机的灵敏度。

实际改装如图4.1所示。

图4.1 舵机改装图4.1.2 前轮定位为使智能车直线行驶稳定,转向轻便,转向后能自动回正,并且减少轮胎和转向系零件的磨损等,需要对智能车的前轮进行适当的定位。

其中包括:对主销后倾角进行了调整,使其介于2~3度之间;对主销内倾角调整到1度左右;前轮前束的值为1~2㎜,保证了智能车转向和直行的性能。

4.2 传感器的设计及安装4.2.1 黑线检测传感器图4.2 黑线检测传感器实图第三届全国大学生智能汽车竞赛技术报告在智能车上,检测黑线的传感器是由14个红外传感器组成的,这些传感器成一字排开,并且成等距分布,如图 4.2 所示。

传感器套有热缩管,以减少外界环境光的影响,提高监测精度和稳定性。

由于传感器监测距离有限,为使智能车具有最大的前瞻性,以规则允许的最大尺寸将电路板安装在智能车的最前部,由一个合金钢片支架与车身相连。

4.2.2 测速传感器测速传感器是由红外对管和自制光码盘组成的,当智能车行驶时,测速传感器能够输出一定频率的脉冲,根据这些脉冲就可以得到此时的行驶速度。

测速传感器安装在车身的后部,码盘与后轮连接在一起,随着后轮的转动而转动,具体如图4.3所示。

图4.3测速传感器安装图4.3 电机驱动电路板的设计及安装电机驱动电路需要流经较大的电流,而且赛车加减速时电流变化也很剧烈,驱动芯片MC33886发热较严重,为此采用大面积覆铜和风冷的方法为芯片散热降温。

电路板为自制的伪双层PCB板,除两片MC33886朝上以外,其他所有元件都置于另一面,芯片底部涂有硅胶,便于导热。

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