飞思卡尔智能车电源模块论文
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。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用毕业设计 (论文)专业通信工程班级10级1班学生姓名刘新学号10205040117课题基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用---主监控程序和行使操纵程序的设计指导教师夏巍2021年6月1日摘要本文要紧是以全国大学生〝飞思卡尔〞杯智能小车竞赛为背景的一项课题研究。
本次课题研究要紧采纳利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI作为核心操纵单元,用CCD进行对道路信息的采集,用编码器对小车速度进行检测,使用7.2V锂电池进行供电,并用MPC5604MINI产生PWM波操纵电机模块和舵机模块,从而达到操纵小车的速度和转向。
本文要紧介绍主监控程序和行驶操纵程序的编写,确实是编写程序让小车各个部分和谐工作,让小车行驶并能够实现转向。
关键词:智能小车;MPC5604MINI;主控电路;行驶操纵。
AbstractThis article is based on National College "Freescale Cup" smart car competition as a research background.The research mainly uses Freescale's 32-bit singlechip as the core control unit MPC5604MINI,and Carried out on the road with a CCD information collection, and use encoder to detect the speed of the car, using a 7.2V lithium battery-powered and used to generate PWM wave MPC5604MINI module and servo motor control module, so as to control the car's speed and steering.This paper describes the preparation of the master control procedures and driving control program, is to write the program so that the coordination of the various parts of the car, so the car driving and steering can be achieved.Keywords: Smart car;MPC5604MINI;Control circuit;Driving control.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1引言 01.1课题研究意义 01.2 智能小车国内外概况 01.2.1 国内研究概况 01.2.2 国外研究概况 (2)1.3 智能小车进展前景 (2)2 系统设计及方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统设计方案 (2)2.2.1 主控芯片的选定 (3)2.2.2 传感器模块 (5)2.2.3 测速传感器模块 (5)2.2.4 转向舵机模块 (6)2.2.5电机驱动模块 (6)2.2.6国内外概况 (6)3系统硬件电路介绍 (8)3.1 主控芯片电路 (8)3.2 速度检测电路 (8)3.3 电机驱动电路 (8)3.4 舵机驱动电路 (9)3.5 拨码开关电路 (9)4 软件设计 (9)4.1软件流程 (10)4.1.1程序流程图 (10)4.1.2 程序流程图介绍 (10)4.2 CodeWarrior介绍 (11)4.2.1 CodeWarrior简介....................... 错误!未定义书签。
“飞思卡尔”智能车辅助设备的设计与实现
毕业设计说明书(论文)中文摘要“飞思卡尔”智能车在后期调试过程中,需要不断的更改程序中的速度和舵机偏转的角度,其工作量很大,也极其繁琐,浪费了大量的时间。
比赛时,由于比赛场景,赛道尺寸,难易度等因素都是未知,同时规则要求比赛前不能更改智能车中的程序。
因此,为了后期调试过程中提高效率,比赛时能及时更改比赛策略,将在智能车上安装辅助设备。
本文为解决人机交互问题采用液晶显示模块显示智能车信息,拨码开关和键盘调整程序参数和选择策略,无线监测模块和上位机检测软件对车实时运行时的数据进行监测和存储等手段。
经过研究与分析,并进行了比较,最终选定nokia5110 LCD液晶显示模块,拨码快关与键盘,无线模块与上位机软件作为智能车的辅助设备,设计了接口电路,编写了程序。
通过比赛,智能车的辅助设备得到了很好地利用,不仅为调试节约了大量时间,而且及时修改比赛策略,大大提高了比赛成绩。
关键词:飞思卡尔;液晶;键盘;拨码开关;无线—I—毕业设计说明书(论文)外文摘要Title Freescale Intelligent Vehicle AuxiliaryEquipment Design And ImplementationAbstractFreescale Smart Car in the post-commissioning process, the need to constantly change the program's speed and steering gear deflection angle, their workload, but also extremely cumbersome, wasting a lot of time. The game, due to the competition scene, the track size, degree of difficulty and other factors are unknown, the rule requires that before the game can not change the procedures in the smart car. Therefore, in order to improve efficiency in the post-commissioning process, the game in a timely manner to change the game strategy and auxiliary equipment will be installed in the smart car.LCD module to display the smart car information to solve the problem of human-computer interaction, the DIP switch and keyboard to adjust the program parameters and selection strategies, wireless monitoring module and the host computer detection software on the vehicle run-time data monitoring and storage means. Research and analysis, and compared with the final selection of nokia5110 LCD LCD module DIP fast off the keyboard, wireless module and the host computer software as the auxiliary equipment of the smart car, the design of the interface circuit, write a program.Through the game, the auxiliary equipment of the smart car to good use, saving a lot of time not only for debugging, and in a timely manner to modify the game strategy, greatly improving the competition results. Keywords: Freescale;LCD ;Keyboard ;DIP switch;Wireless目录目录毕业设计说明书(论文)中文摘要 (I)毕业设计说明书(论文)外文摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1飞思卡尔简介 (1)1.2飞思卡尔智能车竞赛国内外现状 (1)1.2.1飞思卡尔智能车竞赛国外现状 (1)1.2.2 国内智能车竞赛现状 (2)1.3飞思卡尔智能车辅助设备研究的背景及意义 (4)第二章飞思卡尔智能车系统分析 (6)2.1光电组智能车系统分析 (6)2.2摄像头组智能车系统分析 (7)2.3电磁组智能车系统分析 (8)2.4三组智能车总体分析 (9)第三章飞思卡尔智能车辅助设备的设计 (10)3.1显示模块 (10)3.1.1液晶模块简述 (10)3.1.2液晶模块主要参数 (10)3.1.3飞思卡尔智能车显示模块的比较与选择 (11)3.1.4 飞思卡尔智能车显示模块的使用 (12)3.2输入设备 (14)3.2.1矩阵键盘与拨码开关简述 (14)3.2.2矩阵键盘与拨码开关的结构与工作原理 (14)3.2.4飞思卡尔智能车输入设备的使用 (16)3.3在线监测设备 (18)3.3.1在线监测设备简述 (18)3.3.2在线监测设备种类种类 (20)3.3.3飞思卡尔智能车在线监测设备的比较与选择 (21)3.3.4 飞思卡尔智能车在线监测设备的使用 (22)第四章飞思卡尔智能车辅助设备在线调试 (24)4.1飞思卡尔智能车显示模块在线调试 (24)4.2飞思卡尔智能车在线监测模块在线调试 (24)—III—东北电力大学信息工程学院毕业论文结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)绪论第一章绪论1.1飞思卡尔简介飞思卡尔(Freescale Semiconductor)是全球领先的半导体公司,为规模庞大、增长迅速的市场提供嵌入式处理产品和连接产品。
飞思卡尔智能车毕设论文
文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文(设计)题目基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计专业班级 09自动化1班学号学生昆鹏指导教师雷俊红设计所在单位文理学院2013 年 5 月文理学院本科毕业设计(论文)指导教师评分表文理学院本科毕业设计(论文)评阅教师评分表文理学院本科毕业设计(论文)答辩记录注:1、毕业论文成绩=指导教师成绩×40%+评阅教师成绩×20%+答辩成绩×40%;2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。
3、论文等级分优秀(≥90分)、良好(80~89分)、中等(70~79分)、及格(60~69分)、不及格(<60分)。
基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计摘要:全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛要求在规定的汽车模型平台上,使用飞思卡尔半导体公司的微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动模块以及编写相应控制程序,制作完成一个能够自主识别道路的模型汽车。
在本次控制软件设计中,为了实现车模直立行走,将车模直立行走主要的控制算法集中起来,形成控制算法总框图。
根据选用的传感器等硬件方面的条件,需要采集的信号有:陀螺仪信号;加速度计信号;电机转速脉冲信号;传感器CCD信号。
控制车模电机转动需要进行的控制环节有:车模直立控制,使用车模倾角的PD(比例微分)控制;车模速度控制,使用PI(比例积分)控制;车模方向控制,使用P(比例)控制。
通过控制软件的设计使车模达到了预期中直立行走的目的。
关键词:Freescale 智能车 CCD 陀螺仪加速度器The design of control software of photoelectricintelligent vehicle controller based on K60Abstract:The National College " Freescale " cup competition for intelligent vehicle demands that we should made complete an independent identification of road model cars in the platform of vehicle model on the regulations micro controller using Freescale Semiconductor microinstruction as the core control module, by increasing the road sensors, motor drive module and the preparation of the corresponding control procedures.In the control software design, in order to achieve the walking model, we.concentrate the main control algorithm for the car walk upright to,form the control algorithm block diagram. According to the sensor hardware conditions, we need acquire the signal that: the gyro signal; accelerometer signal; the motor speed sensor pulse signal; CCD signal. What we need the motor rotation control links to control the rotation of models are: by using the model angle erect, PD (proportional differential) control to realize the upright or model control;by using the PI (proportional integral) control to realize the car speed control; by using the P (proportional) control to realize the vehicle direction control. Through the design of control software of the model to achieve the desired purpose of walking upright.Key words:Freescale smart car CCD gyro accelerometer目录第1章绪论 (1)1.1 智能车发展历史 (1)1.2 智能车研究前景 (1)1.3 本课题主要研究问题 (1)第2章车模直立行走的原理 (3)2.1车模直立控制 (3)2.2 车模速度控制 (6)2.3 车模方向控制 (8)2.4 车模倾角测量 (9)第3章车模控制算法设计 (14)3.1控制算法 (14)3.1.1PID控制 (14)3.1.2 模糊控制 (15)3.2 总结 (16)3.2.1车模直立PD控制 (16)3.2.2 车模速度PI 控制 (17)3.2.3 车模方向P控制 (18)第4章软件系统设计及实现 (20)结束语 (24)致 (25)附录A:部分程序源代码 (27)附录B: Single-chip Microcomputer (40)第1章绪论1.1 智能车发展历史智能小车系统是迷你版的智能汽车,二者在信息提取,信息处理,控制策略及系统搭建上有很多相似之处,可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台,推动智能汽车的发展。
飞思卡尔智能车设计方法探讨
优 点就 是 无论 制 臂 状 态 如 何 , 桥 都 不会 出 现 “ H 共
态 导通 ” 短路 ) ( 。电路 图如 2所示 。
GD N
图 2 H 桥 电 路
圈 3 MC 3 8 芯 片 驱 动 电路 386
采用 C MO S管 搭 建 H 桥 , 特 点 是 内阻 小 , 其 驱
1 6 / n 工 作 效 率 最 大 。通 过 电 机 驱Байду номын сангаас动 模 块 40 0rmi, 控 制 电机 两端 电压 , 以使模 型车 加速运 行 , 可 也可对 模 型车进 行制 动 。可 以使 用 大功 率 晶体 管 、 桥 或 全
者半桥 电路 , 出 P 输 WM 波形 实现 对 电机 的控 制 。 通过 查阅 大 量 资 料 , 目前 主 流 R 3 0S 直 流 S 8一T
Q 4关 闭 , 电机 两 端均 为高 电平 , 电机 不转 ; 当控 制臂
要 电机 双 向旋 转控 制 , 需要 另一 片 B S 9 O共 同 则 T 76 组成 全桥 。图 为采 用 B 7 6 TS 9 0驱 动 芯 片 的 电路 如
图 4所 示 。
1 2均 为高 电平 时 , 、 、 Ql Q2关 闭 , 3 Q4导 通 , Q 、 电机 两 端均 为低 电平 , 机 也不 转 , 以 , 电路 有 一个 电 所 此
图 1 系统 结构 框 图
1 智 能 车整 体 设 计
系统 采 用 飞思 卡 尔半 导 体 公 司的 1 6位微 处理
2 驱 动 电路设 计
直 流 电机 的性 能受 驱 动 电路 的好 坏 影 响 , 的 好
驱 动 电路 可 以充 分发 挥 直 流 电机 的 性 能 , 而 为整 从 个智 能 车提供一个 性能 优越 的动力 系统 。飞思 卡尔
关于智能车电源管理模块设计
关于智能车电源管理模块设计作者:李闯来源:《科学家》2015年第09期摘要本文以全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛为背景。
设计、控制平台主要包括电源管理模块和电机驱动模块,并提出一套可行的设计方案。
关键词智能汽车竞赛;电源管理模块;电机驱动模块中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2015)09-0032-02全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨,鼓励创新的一项科技竞赛。
以飞思卡尔半导体公司的微处理器为核心,通过自主设计传感器、电源管理模块、电机驱动模块和编写控制程序,制作一个能按照比赛规则自动识别赛道完成比赛的模型汽车。
硬件是智能车的基础,其影响着车模系统稳定性。
基于此,本文主要提出一套电源管理模块、电机驱动模块的可行设计方案。
1 电源管理模块根据调整管的工作状态,直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源通过采样、反馈等方式来控制调整管的导通程度,其输出电压文波比较小、工作噪声小、反应速度快;调整管工作在放大状态,效率比较低,发热量大。
在开关稳压电源中,开关管工作饱和或者截止状态,对应开、关两个状态;效率高,功耗小,存在比较严重的开关干扰。
电源管理模块为车模系统的各个模块供电,其供电稳定性是车模稳定运行的基础。
在设计中,不仅要考虑各个模块的正常工作电压、电流,还要做好各个模块的隔离,减小模块之间的噪声干扰。
总的来说,通过三端集成稳压芯片来给各个模块来供电。
竞赛中,常用的电源有串联型线性稳压电源(LM2941、TPS系列等)和开关型稳压电源(LM2596、LM2575、AS1015等)两大类。
车模电源是7.2V2000mAh的镍镉可充电电池,其对车模的各个模块供电。
系统的供电示意图如图1所示,7.2V电压给不同电压的模块供电,主要的模块电压有12V、5.5V、5V和3.3V。
用电池给电机供电,将电源电压经升、降压再给其他模块供电。
飞思卡尔智能车总结范文(2篇)
飞思卡尔智能车总结范文先静下心来看几篇技术报告,可以是几个人一起看,边看边讨论,大致了解智能车制作的过程及所要完成的任务。
看完报告之后,对智能车也有了大概的了解,其实总结起来,要完成的任务也很简单,即输入模块-控制-输出。
(1)输入模块。
各种传感器(光电,电磁,摄像头),原理不同,但功能都一样,都是用来采集赛道的信息。
这里面就包含各种传感器的原理,选用,传感器电路的连接,还有传感器的____、传感器的抗干扰等等需要大家去解决的问题。
(2)控制模块。
传感器得到了我们想要的信息,进行相应的ad转换后,就把它输入到单片机中,单片机负责对信息的处理,如除噪,筛选合适的点等等,然后对不同的赛道信息做出相应的控制,这也是智能车制作过程中最为艰难的过程,要想出一个可行而又高效的算法,确实不是一件容易的事。
这里面就涉及到单片机的知识、c语言知识和一定的控制算法,有时为了更直观地动态控制,还得加入串口发送和接收程序等等。
(3)输出模块。
好的算法,只有通过实验证明才能算是真正的好算法。
经过分析控制,单片机做出了相应的判断,就得把控制信号输出给电机(控制速度)和舵机(控制方向),所以就得对电机和舵机模块进行学习和掌握,还有实现精确有效地控制,又得加入闭环控制,pid算法。
明确了任务后,也有了较为清晰的控制思路,接下来就着手弄懂每一个模块。
虽然看似简单,但实现起来非常得不容易,这里面要求掌握电路的知识,基本的机械硬件结构知识和单片机、编程等计算机知识。
最最困难的是,在做的过程中会遇到很多想得到以及想不到的事情发生,一定得细心地发现问题,并想办法解决这些问题。
兴趣是首要的,除此之外,一定要花充足的时间和精力在上面,毕竟,有付出就会有收获,最后要明确分工和规划好进度。
飞思卡尔智能车总结范文(二)飞思卡尔智能车是一种基于飞思卡尔开发的智能车模型,它通过搭载了各种传感器和处理器,可以实现自主感知、决策和行动的能力。
在设计和制造过程中,我们充分发挥了团队的协作能力和创新思维,取得了令人满意的成果。
基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车大学论文
学号_ 1109111015毕业设计课程名称基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车学生姓名院部电气工程学院专业班级 11自动化指导教师2015年5月摘要智能汽车技术是一种在无人干预的情况下自动跟踪预定轨迹,最终实现自动驾驶的高新技术。
智能车辆系统的基本功能是,利用各类传感器感知环境信息,做出控制决策,使得车辆按照期望路线行驶或到达期望目标点。
智能汽车的设计涉及计算机科学、传感器检测、多元信息融合、信息通讯、人工智能与模式识别以及自动控制等多个领域的交叉技术。
从第五届的电磁组开始到第九届比赛,电磁小车已经在智能车的赛道上奔驰了5年,从第六届取消了前瞻长度的限制,电磁车速度开始有了质的飞跃,第七届改成直立状态行走后,虽然对速度有一定的影响,但也以其独特魅力和新的技术挑战让参赛者向往不已,第八届改回四轮行进方式并采用了A车模,小车的速度再次出现大幅提升,第九届电磁组小车依然从采用四轮行进,不过组委会为电磁组添加了直角道,增加了电磁组的难度。
本文中,我们小组通过对小车设计制作整体思路、电路、算法、调试、车辆四轮定位等的介绍,详尽地阐述了我们的创意和思路,具体表现为软件的升级改进,硬件电路的删减改进以及车辆机械参数的调配,特别是对算法的改进,我们花了不少的心血,从之前的对算法的似懂非懂,到后来对程序的大打删改,我们不知道出现过多少错误,也不知道遇到多少挫折,最终写出了一套属于我们自己适合我们自己小车的程序算法。
从参赛前的校内选拔到比赛的结束,我们程方如意对遇到了很多的困难和挫折,从刚开始的浮夸到后来的急躁再到最终我们心爱的小车成功的跑起来,我们查阅了很多的相关资料,涉猎控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科,通过这次比赛,我们对我们的专业知识有了更深的认识,学到了我们从书上学习不到的知识,我们学会了团结,学会了注意细节,只有团结,抓住每一个细节,才能把事情做成功!在这次比赛中我们受到了许多人的帮助,其中最要感谢的是我们的指导老师臧大进老师,感谢您在整个比赛中对我们的指导和帮助,其次还有帮助我们的学长,以及各位同仁、网友,没有你们我们也走不到今天,再次也一一感谢!最后我要特别感谢我的两位队友,是他们把我带上了飞思卡尔智能汽车这条道路,并一路支持和帮助我一起解决各类问题,正是我们三个团结一致,精诚合作才有了我们最后的成功!谢谢你们。
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
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Supervisor Associate professor ZHU Hao, Senior engineer WANG Bin May, 2014
工程硕士学位论文
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本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。
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I
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
摘
要
本文以飞思卡尔智能车竞赛为背景, 使用飞思卡尔公司提供的的 16 位单片机 MC9S12XS128 为核心控制器,以 CMOS 摄像头 OV7620 为核心传感器,并在 竞赛规定的统一车模平台上,构建完整的智能车系统及其调试系统。智能车通过 摄像头采集跑道图像信息送入单片机,在单片机中对输入的原始图像信息进行处 理,提取出赛道的特征信息,据此使用 PID 算法对转向和速度进行闭环控制。调 试系统 Bootloader 可以方便地对智能车程序进行代码更新。 本文智能车系统设计包括车体机械结构改装、智能车硬件和软件系统设计、 调试系统设计,具体研究内容如下: ( 1 )车体机械结构设计主要包括前轮的调节、 PCB 板的形状和布局、 车 身底盘的改装、图像传感器、舵机以及编码器的安装等; ( 2) 硬件电路设计部分主要包括: 1 ) 以低压差稳压芯片为核心的稳压电路, 可为系统的各个模块提供了稳定、可靠的工作电源,为智能车的稳定工作提供强 有力的保证; 2 )采用数字摄像头 OV7620 采集赛道信息,通过跟踪中线算法获 得黑线位置的数据; 3 )速度采集采用欧姆龙编码器作为测速传感器,用以完成 对速度的实时监测和反馈控制; 4 )用大功率半桥驱动芯片 BTN7971 搭建的 H 桥电机驱动电路,驱动电机稳定快速的运行; 5 )其它调试模块接口电路; ( 3 )软件系统设计完成了包括图像采集及滤波算法设计、 搜索黑线算法设计 以及舵机和电机的 PID 算法设计; ( 4 )调试系统设计使用 Visual C# 开发上位机软件,通过串口将 Code Warrior 编译生成的 S19 文件传输给下位机,下位机 Bootloader 在接收文件流的同时,解 析 S19 文件内容,并将机器码写入 Flash ,从而完成单片机的串口引导加载程序。 关键词:智能车;摄像头识别; PID ; Bootloader
基于飞思卡尔智能车控制系统的设计
第6期2020年12月机电元件ELECTROMECHANICALCOMPONENTSVol 40No 6Dec 2020收稿日期:2020-10-15作者简介:马岩(1986.2—)男,松原人,硕士研究生,主要从事车辆工程专业教学工作。
基于飞思卡尔智能车控制系统的设计马 岩,裴 林(吉林化工学院,吉林吉林,132000) 摘要:本设计以AT89S52为核心,硬件设计分为五个模块:电机驱动电源、伺服电机驱动电路、胡须导航、红外线导航、单片机最小系统。
软件部分实现“日”字行驶轨迹功能,避开胡须,避开红外屏障。
为了简化电路,降低车辆负载,采用程序设计方法,分别从高能量级向低能量级发送信号,控制发动机的方向和转速。
本次系统设计具有结构简单、可靠性高的特点,为未来工厂的智能化做好准备。
关键词:单片机;智能车;避障;伺服电机Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2020.06.003中图分类号:TN784 文献标识码:A 文章编号:1000-6133(2020)06-0012-03DesignofIntelligentVehicleControlSystemBasedonFreescaleC51MAYan,PEILin(JilinInstituteofChemicalTechnology,Jilin,132000)Abstract:ThisdesignAT89S52asthecore,thehardwaredesignisdividedintofivemodules:servomotordrivemotorpowerdrivecircuitbeardnavigationinfrarednavigationSCMsmallestsystemsoftwarepartfunctionofmovementtrackdaywordtoavoidbeard,avoidtheinfraredbarrierinordertosimplifythecircuitandreducethevehicleload,programdesignmethods,respectivelyfromthehighenergylevelsendsasignaltothelowenergyleveltocontrolthedirectionoftheengineandthespeedofthesystemhasthecharacteristicsofsimplestructurereliabili tydesign,intelligentfactorytoprepareforthefuture.Keywords:microcontroller,smartcars,obstacleavoidance,servomotor1 引言在21世纪智能化的发展或将成为未来的一种大趋势,近年来,它提高了技术机构的速度和微型计算机的生产效率,在集成智能控制的条件下,传感器系统是集成智能的,集成智能的机电产品能够模仿人类的智能,具有一定的判断力和智能能力。
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计
基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计摘要:本文介绍了一种基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案,并详细阐述了其调试系统的设计和实现过程。
通过对传感器、驱动器和控制算法的整合与优化,实现了智能车对环境的感知、路径规划和自主导航功能。
调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面,通过实验验证了系统的可行性和稳定性。
实验结果表明,该智能车具备了较高的精确性和响应速度,能够在复杂的环境中实现准确导航。
关键词:飞思卡尔单片机;智能车;调试系统;感知;路径规划;自主导航1.引言智能车作为人工智能领域的一个重要应用方向,在交通运输、环境监测等许多领域有着广泛的应用价值。
随着单片机技术的不断发展和普及,基于飞思卡尔单片机的智能车设计方案逐渐成为研究的热点。
本文旨在利用飞思卡尔单片机开发一种具备感知、控制和规划等功能的智能车,并设计相应的调试系统来验证其工作状态和性能。
2.智能车硬件设计智能车的核心是以飞思卡尔单片机为主控制器的控制系统。
该系统由多个模块组成:传感器模块、驱动器模块、通信模块和电源管理模块。
传感器模块用于感知环境,包括超声波传感器、红外传感器等。
驱动器模块用于控制车轮的转动,实现车辆的前进、后退和转向功能。
通信模块用于与外部设备进行数据交互,电源管理模块用于管理车辆的电力供应和充放电管理。
3.智能车软件设计智能车的软件系统主要包括感知模块、控制模块和规划模块。
感知模块利用传感器获取环境信息,并将其转化为数字信号。
控制模块根据感知模块的数据进行判断和决策,控制车辆的运动。
规划模块根据车辆当前位置和目标位置,采用路径规划算法计算最优路径,并通过控制模块实现车辆的导航功能。
4.智能车调试系统设计智能车的调试系统包括软件调试和硬件调试两个方面。
软件调试主要涉及程序的编写、调试和验证,通过仿真、调试和测试等手段,确保软件系统的正确性和稳定性。
硬件调试主要涉及电路连接、传感器的调试和驱动器的测试,通过检查电路连通性、校准感知模块和测试驱动器的工作状况来验证硬件系统的可靠性和性能。
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计
基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:基于飞思卡尔单片机的智能汽车设计摘要本智能车系统设计以 MC9S12DG128B 微控制器为核心,通过一个CMOS 摄像头检测模型车的运动位置和运动方向,使用LM1881视频分离芯片对图像进行处理,用光电传感器检测模型车的速度并使用PID 控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向,完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。
为了提高智能车的行驶速度和可靠性,采用了自制的电路板,在性能和重量上有了更大的优势,对比了各种方案的优缺点.实验结果表明,系统设计方案可行关键词:MC9S12DG128,CMOS 摄像头,PIDThe Research of Small and Medium—sized Electric Machines in FuanCityAuthor:Yao fangTutor:Ma shuhuaAbstractFujian Fuan City industry of electric motor and electrical equipment is the one of the most representative phenomenon of industry cluster in Fujian Province mechanical industry. Its output value of small and medium-sized electric machines accounts for 20% of the whole province’s electrical equipment industry。
The output amount of small and medium—sized electric machines from this region takes up 1/3 of that of the whole nation. Fuan electric motor and electrical equipment industry plays a significant role in the development of local national economy, being considered to be the main growth point of local economy and called ”the Chinese electric motor and electrical equipment city ”。
飞思卡尔智能车大赛华东理工大学二队技术报告毕业设计(论文)word格式
设计自动控制器是制作智能车的核心环节。
自动控制器是以单片机为核心,配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路,它能够自主识别路径,控制模型车高速稳定运行在跑道上。
第一章前言1.1“飞思卡尔〞杯全国大学生智能汽车比赛背景介绍“飞思卡尔〞杯全国大学生智能车邀请赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
使用大赛组委会统一提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池,采用飞思卡尔16 位微控制器MC9S12DB128B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、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。
比赛成绩主要由赛车在现场成功行驶完赛道的时间为主。
全国大学生智能汽车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的后轮驱动模型赛车,它由大赛组委会统一提供。
参赛队伍通过设计单片机的自动控制器控制模型车在封闭的跑道上自主循线运行。
在保证模型车运行稳定,即不冲出跑道的前提下,跑完两圈的时间越小成绩越好。
设计自动控制器是制作智能车的核心环节。
自动控制器是以单片机为核心,配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路,它能够自主识别路径,控制模型车高速稳定运行在跑道上。
比赛跑道外表为白色,中心有连续黑线作为引导线,黑线宽25cm。
比赛规那么限定可赛道宽度和拐弯最小半径等参数,赛道具体形状在比赛当天现场公布。
控制器自主识别引导线并控制模型车沿着赛道运行。
在严格遵守规那么中对于电路限制条件,保证智能车可靠运行前提下,电路设计尽量简洁紧凑,以减轻系统负载,提高智能车的灵活性,同时坚持充分发挥创新原那么,以简洁但功能完美为出发点,并以稳定性为首要前提,实现智能车快速运行。
比赛要求控制器必须采用MC9S12DB128B作为系统唯一控制处理器。
系统开发工具及在线调试工具可以自选〔可选择使用CodeWarrior 3.1 作为开发软件,选择清华大学制作的BDM 调试工具进行在线调试〕。
飞思卡尔智能车电源模块论文
1 引言全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国,是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的大学生课外科技竞赛,按传感器类别分为摄像头组、光电组、电磁组、创意组。
该竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应的控制软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
该竞赛涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。
我们组所参加的光电组,主要是以光电传感器或者线性CCD(现已禁止使用激光传感器)作为主要路径传感器,我们组选用的是飞思卡尔半导体公司的16位微处理器——RAM内核的XS128系列,基于组委会指定的B车模平台而去制作智能车。
智能车硬件电路共包括七大模块:主控模块、电源驱动模块、控制器电路设计、电机驱动电路、速度检测电路、红外对管起跑线检测模块、CCD传感器电路。
我这次主要负责的电源驱动模块。
由于主电源来自7.2V的供电电池,随着时间的推移导致电池功率下降以及智能车速度的转变导致电压不稳。
基于这样的思路在设计电压驱动模块时,大量采用了稳压芯片像:AS1117、LM6932都是高效率线性稳压器,是一款低压差的线性稳压器,当输出0.8A电流时,输入输出电压差仅为1.2v,并且能提供固定的3.3V、5V的电压值。
利用NCP3020来构成一个稳定电路,利用其输出输出过压保护,欠压保护,输入欠压锁定的功能构成稳压电路提供稳定的4.5V~5V供电给舵机。
利用MC34063构成的升压电路,使电源电压为7.2V的电压转化为12V的电压为线性CCD供电。
这样做的优点是为了保证电池供电不稳时,通过稳压芯片与反馈电路的综合作用,保证智能车高速平稳的行驶。
对于本次模块的设计之初没有充分认识芯片集成度高、电流大等因素,因此在实际运用时会发现随着车速的提高芯片温度较高,甚至会出现PCB板走线烧断等情况。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用毕业论文
安徽建筑大学毕业设计(论文)专业:通信工程班级:09通信1班学生姓名: xxx学号: 006课题:基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用——主控制电路设计指导教师:2013 年 6 月5日摘要本文的主要内容是利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI,设计能在特定跑道上循迹行驶的智能小车。
智能车系统以MPC5604MINI为核心,用它来进行信号采集、数据传输与运算等动作,并产生PWM波控制舵机和电机。
整个系统由单片机模块、路径识别模块、速度检测模块、舵机模块、直流电机驱动模块、电源模块等组成。
智能小车的硬件设计包括:双向控制的电机驱动,可同时对多模块供电的电源系统, PWM波形驱动舵机电路,与上位机通信的RS232通信模块等。
关键字:智能小车,MPC5604MINI,主控电路,双向控制。
AbstractThe main content of this paper is to use the 32-bit SCM freescale company mpc5604mini, in particular the runway design can trace the car driving on intelligence. Intelligent car system to mpc5604 as the core, and use it to signal acquisition, data transmission and computing such action and create PWM wave to control the steering gear and motor. The whole system of microcomputer module, path recognition module, speed detection module, steering gear module, dc motor driver module, power supply module.Intelligent car of hardware design including: two-way control motor drive, but at the same time for more power supply module of the power supply system, V PWM waves of steering gear drive circuit, and the upper machine RS232 communication module of communication, etc.Key word: Intelligent vehicles, MPC5604MINI, master control circult, Two-waycontrol.目录11引言 (1)选题意义 (1)国内外概况 (1)国外概况 (1)国内概况 (2)智能车的发展前景 (3)2 系统设计及方案论 (3)系统设计要求 (3)系统设计方案 (3)图系统总框图 (4)主控芯片的选定 (4)传感器模块 (5)测速传感器模块 (5)转向舵机模块 (6)电机驱动模块 (6)3主控芯片中所用模块简介 (6)PWM 模块 (6)PIT模块 (7)I/O模块 (7)SCI模块 (7)4 智能车机械设计及安装 (7)舵机的安装 (8)后轮倾角的调整 (8)前轮差动轮的调整 (9)速度检测模块安装 (9)传感器的安装 (9)5系统电路部分解析 (9)主控芯片电路 (9)外围电路 (11)电源管理模块 (11)速度检测电路 (15)舵机驱动电路 (16)拨码开关电路 (17)RS232通信模块 (17)6软件设计 (18)软件流程简图 (18)软件流程图介绍 (19)该系统的软件设计流程是先通过摄像头对赛道信息进行采集,把采集到的信息通过LM1881进行场分离,同时提取出信息的时钟信号,当场同步信号来到时系统进行图像行同步信号的读取,当读到行同步信号时,将要对图像信息进行逐行扫描,达到指定的行数之后就对图像进行预处理和中值滤波,这里预处理用到的是二值化处理,因为采集的图像是黑白的,只需设置一个合理的阈值,把图像处理成只有黑白两种颜色,便于我们采集到赛道两边的黑线信息,然后再进行中值滤波,把信号采集中出现的椒盐噪声所引起的一些孤立黑点给去除掉,从而可以提取出一条清晰的赛道信息,把赛道信息传给主控芯片,由主控芯片产生一个PWM波,PWM波是一个占空比可调的,再由PWM波去控制转向舵机,从而控制小车的转动方向,双向电动机的转动方向的转动速度也是由PWM 波控制的,最终使小车在赛道上平稳快速的行使。
基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计
毕业设计(论文)基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计系别自动化工程系专业自动化班级5060418姓名王皓明指导教师赵一丁2010年6月16日基于飞思卡尔单片机的智能车控制系统设计摘要本文以第四届全国大学生智能车竞赛为背景,介绍了智能赛车控制系统的软硬件结构和开发流程。
该比赛采用组委会规定的标准车模,以Freescale半导体公司生产的16位单片机MC9S12DG128为核心控制器,在CodeWarrior 4.7开发环境中进行软件开发,要求赛车在未知道路上完成快速寻线。
本智能车采用双排光电传感器对赛道进行检测,工作电压能与最小系统工作电压相同,可共用一个电源模块。
通过光电传感器提取获得黑线位置,用PID方式对舵机进行反馈控制。
同时通过速度传感器获取当前速度,实现速度闭环控制,根据赛道类型预判信息和当前速度信息对速度进行合理控制。
整个硬件系统包括车模机械结构调整、稳压电源设计、核心控制电路板设计、后轮电机驱动模块设计和上位机通信设计等等。
经过查看各种相关资料,对硬件进行了大量的优化,如针对对各种稳压芯片的测试,确定最优电源电路;测试各种测速方式,最终选用光电管作为测速模块;并在智能车调试过程中不断改进机械结构,使小车运行更加稳定、迅速。
软件系统包括程序初始化、数据采集和车体控制的算法。
为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性,经过多次机械结构调整及电路板设计,并经过不断试验,最终确定了现有的系统机械结构和各项控制的PID参数。
关键词:MC9S12DG128 ,智能车,双排光电传感器,PIDIntelligent vehicle control system design based on freescale MCUAuthor :Wang HaomingTutor :ZhaoYidingAbstractBased on the 4th China university of intelligent car race for background, introduces the hardware and software of the control system of intelligent car structure and development process. The game using the standards prescribed by the organizing committee to Freescale semiconductor company models, the production 16-bit single chip MC9S12DG128 for core controller, in CodeWarrior 4.7 development environment in software development and requirement on the road on unknown quick line.This intelligent vehicle using double row of photoelectric sensor, voltage can work with minimal systems can share the same voltage, a power supply module. Through the intelligent vehicle, with black extracted on the way to the PID feedback control. And through the velocity sensor for current velocity, realize speed closed-loop control circuit, according to the type of information and the speed of anticipation to speed control information. The hardware system including mechanical models ,structure adjustment, manostat design, the core control circuit design, rear motor driver module design and computer communication design etc. After check all relevant information on the hardware, the large amounts of optimization, such as all kinds of pressure in the test chip and the optimum power supply circuit, Testing various ways, finally chooses phototube module as a type of cell, And in the intelligent vehicle commissioning process improvement, the mechanical structure is more stable operation, quick. Software system including the initial procedure, the data acquisition and control algorithm. In order to improve the speed of intelligent cars and reliability, and after many mechanical structure adjustment and circuit design, and finally determined through continuous test, the existing system of the mechanical structure and PID control parameters.Key words:MC9S12DG128, intelligent vehicle, double row photoelectric sensor, PID目录1 绪论 (1)1.1智能车的背景及意义 (1)1.2智能车竞赛的研究现状 (2)1.2.1 国外智能车竞赛现状 (2)1.2.2 国内智能车竞赛现状 (3)1.3本文的概况及结构安排 (7)2 智能车方案设计 (8)2.1智能车设计的基本要求 (8)2.2智能车的双排传感器循迹策略方案设计 (8)2.2.1 双排传感器的优势 (8)2.2.2 传感器阵列布局 (9)2.2.3 直道识别方式控制策略 (9)2.2.4 直线稳定控制策略 (13)2.2.5 弯道控制策略 (13)2.2.6 实测结果和现象分析 (14)2.3车模参数 (15)3 硬件设计 (18)3.1智能车整体结构 (18)3.2MC9SDG128B的最小系统及接口设计 (19)3.3电源管理及分布 (20)3.4光电传感器布局 (21)3.4.1 赛道识别传感器模块 (21)3.4.2 测速模块 (22)3.5电机驱动模块 (23)3.6舵机驱动模块 (24)3.7拨码开关模块 (25)4 机械结构调整 (27)4.1一些重要参数对赛车的影响 (27)4.2车模底盘参数调整 (28)4.3重心位置对汽车性能的影响 (30)4.4汽车侧滑的处理 (31)4.5底盘离地间隙 (32)4.6齿轮传动间距调整 (32)4.7后轮差速机构调整 (32)5 智能车软件开发环境及软件设计 (34)5.1智能车软件开发环境 (34)5.1.1 软件调试软件Code Warrior (34)5.1.2 无线调试模块 (36)5.2软件设计 (37)5.2.1 初始化模块 (37)5.2.2 智能车系统的控制策略的设计及实现 (41)5.2.3 PID参数的整合 (45)结论 (48)致谢 (50)参考文献 (51)附录 (52)附录A:智能车硬件连接图 (52)附录B:智能车最终实物图 (53)附录C:PID CONTROLLER (54)1 绪论1.1 智能车的背景及意义智能车系统以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械、车辆运动学等多个学科;主要由路径识别、角度控制及车速控制等功能模块组成。
飞思卡尔智能车电源方案设计
飞思卡尔智能车电源设计飞思卡尔智能车的电源系统主要6节1.2伏的电池(共7.2伏)供电,系统共需要为传感器(包括摄像头,激光管,电磁传感等)、电机驱动(一般带隔离信号的芯片)、舵机、测速模块和单片机数字电路部分提供电压信号。
其中,摄像头、电机驱动和测速模块需要5V电压,单片机数字部分需要5V 电压,舵机需要6V电压,电机需要7.2V电压。
为了满足系统要求的4种电压信号,可有DC/DC电源转换器和LDO两类器件可选。
虽然DC/DC效率高,但是基于成本和设计简单的原则。
一般采用LDO (l ow dropout regulator)完成降压设计。
由于系统是7.2V干电池供电,且需要的最低电压为5V,所以需要选用压差较小的(小于2.2V)的LDO。
基于系统安全设计,电源部分需要在防反接、过流、过压做保护处理。
主要通过二极管、保险丝和稳压二极管实现。
参考电路如下:系统采用LM2940完成7.2V到5V的转换。
基于电机驱动启动消耗电流较大,容易导致5V电源拉偏较大。
系统采用模拟5V和数字5V分开供电的方式,有效的防止单片机由于电源拉偏导致的系统复位。
采用LM1117-ADJ完成7.2V到6V 转换,为舵机供电。
为了节约成本,可以考虑由7.2V接一个二极管,压降产生6V左右电压。
LM2940输出电流大于1A,典型所需压差仅为0.5V。
封装为TO-220。
电路设计简单,只需在输入输出接入滤波电容即可。
在输入输出增加2个0.1UF的小电容以此来滤掉高频的干扰信号,而滤低频干扰的电容值可增加到100或470UF(可采用极性电解电容或钽电容)。
参考电路如下:岱默科技用心服务LM1117为低压差(LDO)线性稳压器,输出电流为0.8A,固定输出电压或可调输出。
其可调输出电压的范围为2.5V—13.8V。
其应用电路中一般都采用钽电容,且至少需10UF以上.在输入端必须接上一个输入电容。
而在输入端接入一个10UF大小的钽质电容器对于几乎所有的应用电路都是适合的(典型值)。
飞思卡尔智能赛车电源模块的设计与制作
飞思卡尔智能赛车电源模块的设计与制作曹磊;程新华【摘要】电源部分为整个智能车提供充足的能量,小车的所有功能模块所需的能源都来自于大赛指定使用的一块7.2 v 2,000mAh镍镉充电电池。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
它的稳定性直接决定了其他各个模块能否稳定工作。
【期刊名称】《产业与科技论坛》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】2页(P62-62,63)【关键词】智能赛车;电源设计;功能模块;集成电路的硅片【作者】曹磊;程新华【作者单位】汉中职业技术学院;汉中职业技术学院【正文语种】中文一个功率转换效率高的,且稳定、电流大的电源,在设计控制系统时很重要。
它是整个系统的能量来源,所以对于电源的设计和研究十分必要。
一、电源设计稳压器集成电路硅片的选择:电源模块的设计中,有许多种电压调节器集成电路硅片可以直接使用,为了克服电路分散元件多,焊接点多,调试繁琐的问题,要使电路设计更简单。
所以可以采用串联稳压和开关稳压两大类芯片,开关稳压芯片LM2596,LM2575 等的工作效率高,但电源噪声高,自身耗电量较大,负载功率大的电路,适合采用开关稳压电路。
串联型稳压芯片LM7805,LM7806 等具有输出电压可调,输出电流范围大,输出电阻小(驱动负载能力强),稳压性能好,输出纹波小。
负载功率小的电路,适合串联型稳压芯片。
在电源管理芯片的选择中,由于电池容量是7.2 V,2Ah,电压高于各模块额定电压,因此选用降压型串联型稳压芯片,常用的芯片有LM7805 和LM7806。
但是由于指定的供电电池只有7.2 伏,以及LM7805 和LM7806 要想正常工作,其之间的输入和输出引脚的压力差通常为2~3 伏,驱动电动机工作时,会引起瞬间的电池电压下降,会影响其它模块的正常工作。
图1 电源管理模块方框图因此利用压差为大约0.5 伏,额定电流1A 的LM2940 系列稳压器,给感应模块和速度检测感应传感模块提供5V 直流电源。
基于飞思卡尔单片机智能车的设计
基于飞思卡尔单片机智能车的设计
韩建文
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(000)001
【摘要】现代的汽车行业开始朝着智能化汽车方向发展,很多的先进技术被应用到智能汽车之中,例如传感器技术、通信技术、计算机技术等。
智能车的应用方向不同,决定了智能车的运行时间、安全性、速度方面也不同,这就增加了智能车的设计难度。
本文设计了一种把飞思卡尔单片机当成车体控制核心的智能车,它由路面检测模块、电源模块、驱动模块、显示模块等构成。
它同时借助于车体的前后摄像头和红外反射传感器来检测路面的引导线,保持车体能够沿着预定的轨迹行驶,成功地表现出智能车的精密机械设计、高效软件设计、巧妙电路设计。
【总页数】2页(P59-60)
【作者】韩建文
【作者单位】琼州学院 572022
【正文语种】中文
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3.基于飞思卡尔单片机MC9S12XS128的智能车设计 [J], 李晨;宓超
4.基于飞思卡尔单片机的智能车设计 [J], 程锦星;赵春锋;陈扬;方国好;叶超
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1 引言全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国,是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的大学生课外科技竞赛,按传感器类别分为摄像头组、光电组、电磁组、创意组。
该竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应的控制软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
该竞赛涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。
我们组所参加的光电组,主要是以光电传感器或者线性CCD(现已禁止使用激光传感器)作为主要路径传感器,我们组选用的是飞思卡尔半导体公司的16位微处理器——RAM内核的XS128系列,基于组委会指定的B车模平台而去制作智能车。
智能车硬件电路共包括七大模块:主控模块、电源驱动模块、控制器电路设计、电机驱动电路、速度检测电路、红外对管起跑线检测模块、CCD传感器电路。
我这次主要负责的电源驱动模块。
由于主电源来自7.2V的供电电池,随着时间的推移导致电池功率下降以及智能车速度的转变导致电压不稳。
基于这样的思路在设计电压驱动模块时,大量采用了稳压芯片像:AS1117、LM6932都是高效率线性稳压器,是一款低压差的线性稳压器,当输出0.8A电流时,输入输出电压差仅为1.2v,并且能提供固定的3.3V、5V的电压值。
利用NCP3020来构成一个稳定电路,利用其输出输出过压保护,欠压保护,输入欠压锁定的功能构成稳压电路提供稳定的4.5V~5V供电给舵机。
利用MC34063构成的升压电路,使电源电压为7.2V的电压转化为12V的电压为线性CCD供电。
这样做的优点是为了保证电池供电不稳时,通过稳压芯片与反馈电路的综合作用,保证智能车高速平稳的行驶。
对于本次模块的设计之初没有充分认识芯片集成度高、电流大等因素,因此在实际运用时会发现随着车速的提高芯片温度较高,甚至会出现PCB板走线烧断等情况。
所以对于实际运用中对于这方面要加强改进。
2 设计任务及可行性分析2.1 智能车多路电路设计任务硬件电路模块为小车系统的其他各模块提供所需要的电压与电源。
设计中,除了需要考虑电压的范围和电流容量等基本参数外,还要在电源转换效率,降低噪声,防止干扰和电路简洁方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
由于带动整个小车系统工作的能量均来自一块由6颗1.2V镍镉充电电池串联而成的7.2V电池,容量为1800mAh。
而系统中各模块所需的工作电压和工作电流各不相同,因此电源模块应该包括多个稳压电路,将电池电压转换为各个模块所需的电压,具体的电路结构如图2.1所示图2.1 电路结构2.2 设计目标从最初进行硬件电路设计时我们就既定了系统的设计目标:可靠、高效、简洁,在整个系统设计过程中严格按照规范进行。
可靠性是系统设计的第一要求,我们对电路设计的所有环节都进行了电磁兼容性设计,做好各部分的接地、屏蔽、滤波等工作,将高速数字电路与模拟电路分开,使本系统工作的可靠性达到了设计要求。
高效是指本系统的性能要足够强劲。
简洁是指在满足了可靠、高效的要求后,为了尽量减轻整车重量,降低模型车的重心位置,应使电路设计尽量简洁,尽量减少元器件使用数量,缩小电路板面积,使电路部分重量轻,易于安装。
我们在对电路进行了详细分析后,对电路进行了简化,合理设计元件排列、电路走线,使本系统硬件电路部分轻量化指标都达到了设计要求。
3、理论分析3.1 3.3V、5V原理及仿真分析3.1.1 3.3V、5V理论分析由于场效应管可应用于放大.场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.且场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.所以本电路采用BSS306N于多级放大器的输入级作阻抗变换. 由于电路要产生稳定的电压,因此电路中接入大量的电容,其中C19的作用是并接在三极管放大器的基极与发射极之间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。
其他的电容的作用主要是在电压传输过程中会产生不同频率的电压,接入电容是为了消除放大器之间有害的频率电压。
电路中的电阻主要作用是限流的作用,由于电路中的电路中会产生1A这样的大电流,因此为保护电路,必须接入大电阻,限制电流。
电路中加入LED发光二极管是为了说明此电路正常工作,用于指示。
电路中的主要原器件,像AS1117的作用主要是滤除不稳定的电压,使其产生稳定的电压,接到输出端。
使用AS1117是考虑到它一款低功耗正电压调节器设计,以满足800mA的输出电流,并遵守与一个固定的输出电压2.85V。
为防止电路输出5V电压时,用于编码器、XS128供电等,会产生像800MA 这样的大电流,因此接入了一个1A的保险丝。
防止电路烧坏,实际操作时会发现,当走线过细时经常会出现电路板烧坏的现象,因此加入保险丝是必要的。
3.1.2 3.3V、5V仿真图图3.1 3.3V、5V电压模块仿真图电路分析:电源直接从CON1接入,通过一个MOS管保护输入电路,防止反接,烧坏电路。
电压由S1接入电路。
LM6932为降压芯片输出为3.3V,精度为+1%。
LM1171为稳压芯片输出为5V,精度为+2.5%。
电路中引入数个电容接地。
这样做是为了滤波的作用,保证电压的稳定。
输出端加入LED的作用是显示电路正常,用于指示。
加入2K与2.2K两个电阻是保证输出端点电压限制在3.3V、5V。
3.2 6V原理及仿真分析3.2.1 6V理论分析本模块主要是采用NCP3020芯片,使电路产生稳定的6V电压,首先由R11、C17、C8、C15等构成由NCP3020构成的稳压电路,其中由其内部结构可知FB引脚连接到反相输入端的。
该引脚与COMP引脚连接用补偿的电压模式控制的反馈回路。
因此我们在设计外接电路时采用有R7、R12、R14构成的可调电路是为了满足不同赛车舵机对工作电压的要求,将舵机电源设计成可调形式的电源,A车型需要6V舵机电源,B车型需要4.5~5.5V舵机电源;使用过程中通过调节R7可调电阻来调整电压。
其中电路中还加入了Q2、Q3的三极管是利用了三极管的开关特性,当电压过低、过高时,均不能正常工作,此设计是由于舵机对电压要求很是严格,舵机的稳定性,直接影响车子的行驶性能,给比赛带来很大的影响。
3.2.2 6V仿真图图3.2 6V电压模块仿真图电路分析:本电路主要是提供舵机供电电路。
围绕NCP3020的典型稳压电路构成。
同时巧妙的加入R7滑动变阻器。
通过改变电阻的值使输出端口产生4.5V~6V的电压,用于不同车模的电压需要。
由于MOS管输入阻抗较高,本电路加入两个MOS管主要是防止反接。
引入LED的作用是为了显示电路正常工作。
加入5.1K的电阻作用是限制输出点电压值。
3.3 12V原理及仿真分析3.3.1 12V理论分析1、12V电压主要是给线性CCD供电,由于CCD的工作原理主要是根据曝光时间来采黑色赛道信息,通过对于信息的处理达到合理控制智能车的行驶方向,当输入电压为7.2V作用时,通过升压芯片MC34063,使其输出电压为12V 的稳定电压。
加入D6是为了保护电路,防止电压不稳造成芯片损坏。
加入300MA 的保险丝是为了防止电路电流过大烧坏CCD。
其他的原件的作用与上述模块一样。
2、MC34063的升压电路MC34063组成的降压电路原理如图3.3,当芯片内开关管(T1)导通时,电源经取样电阻Rsc、电感L1、MC34063的1脚和2脚接地,此时电感L1开始存储能量,而由C0对负载提供能量。
当T1断开时,电源和电感同时给负载和电容Co提供能量。
电感在释放能量期间,由于其两端的电动势极性与电源极性相同,相当于两个电源串联,因而负载上得到的电压高于电源电压。
开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率。
只要此频率相对负载的时间常数足够高,负载上便可获得连续的直流电压。
电阻R1和R2用来设定输出电压,电阻Rsc是电流取样,当Ui=7.2V时在Uo处取得12V的电压精度为+5%。
图3.3 MC34063升压电路图3.3.2 12V仿真图图3.4 12V电源仿真图电路分析:12V的电压供电对象主要是线性CCD,因此12V电压的效率主要与电池消耗时间有关。
本电路主要是参照MC34063的升压电路设计而成,在输出端点加入300MA的保险丝是为了保护电路。
同时LED与10K的电阻作用分别是指示与限压的作用。
4 实际测量分析本次测量采用同一电路图不同的焊接板进行对比测量,通过调节电压从5.2V 至8.7V测量对应输出电压的8组数据。
从而检测电路板的实际运用效果,选择出实际稳压效果较好的电路板作为参赛板。
4.1 3.3V实际测量分析1、首先对两块实验板的3.3V电压的输出与输入电压进行对比测量得出如图4.1。
图4.1 3.3V模块电压输出数据分析:由于3.3V主要是给XS128供电,因此要求电压相对稳定性要高对比两块实验板可以看出在输入电压从5.2V增至8.7V的过程中,两块实验板均在误差许可范围内。
4.2 5V实际测量分析对两块实验板的输出5V电压的输入输出关系进行比较,测出8组数据得出如图4.2。
图4.2 5V模块电压输出数据分析:对比两组数据,可以看出在5.2V至6.2V范围内,输出电压波动较大。
但在6.2V至8.7V时,输出稳定性较好。
说明在电源欠压过大时输出稳定性较差。
因此实际应用中要保证电池供电充足。
4.3 6V实际测量分析本次电路设计中保函滑动变阻器,可以根据不同车模选用不同电压值。
由于本次采用B型车模,因此选用5V电压作为舵机供电电压。
对于舵机的控制主要由单片机程序以及供电电压控制。
但本次电路板巧妙才跟随电压的方式,保证舵机正常工作。
对比两组实验路板测出8组数据如图4.3图4.3 舵机模块电压输出数据分析:从数据中可以发现,无论输入电压怎样变化,但输出电压始终很稳定。
舵机电压稳定性直接决定智能车在高速运行中的稳定性,对比数据也可以看出在5.2V至8.7之间输入电压变化较大,但输出电压始终维持在4.93V左右。
并且实际调试时发现电压越大舵机灵敏度越高,车子越稳定。
4.4 12V实际测量分析分别在输入电压逐渐变化时,对比两块实验板测量8组数据得出如图4.4。
图4.4 12V模块电压输出图数据分析:12V的电压供电对象主要是线性CCD。
在输入电压从5.2V—8.7V 变化范围内,由于实际焊接、调制等原因导致两块板子输出电压在11.7V左右,但均保持了稳定特性符合实际需求。
5 总体分析5.1 总体原理分析经过查阅大量资料,最终确定采用底线性压差稳压的LM1171、L6932芯片分别得到5V、3.3V电压。