飞思卡尔智能车电路详解(全)
飞思卡尔智能车教程-
下面通过例题讨论正弦稳态电路的各种分析方法。
一、求解一端口的阻抗或导纳 解
§9-3 正弦稳态电路的分析
习题9－1 试求图示各电路的输入阻抗Z和导纳Y。 (c)该一端口内不含受控源，可以利用阻抗的串并联 等效变换求得其输入阻抗或输入导纳。 串联等效阻抗为
Z 40 j 40 ( ) 1
Z 40 j 40 ( ) 2
一端口的输入阻抗为
Z Z ( 40 j 40 )( 40 j 40 ) Z 12 40 Z Z 40 j 40 40 j 40 1 2
一端口的输入导纳为
1 1 Y 0 .025 S Z 40
虽然电路中含有电感和电容元件，因为阻抗的电抗分量为 零或导纳的电纳分量为零，故该一端口是阻性阻抗，即对外 呈现电阻性。
5μF
UL Us
U V R 60
UC Us
-
U
U R I 60 53 . 13 V R
U j L I 240 36 . 87 V L
1 U j I 160 ( 143 . 13 ) V C C
这种现象在实际电路中要引起注意。这种现象发生的条 件一般是电路中既有L元件，又有C元件。
+ U
+
- + U L UR
5μF
+
-
s
U
.
C
-
1 B 0 .032 S L L eq
1 1 L 6 . 25 mH eq 0 . 032 0 . 032 5000
G
Leg
并联等效电路是一个电导元件和一个电感元件 的并联组合。
Z eqZ R Z L Z C 15 j20 25 53 .13 感性阻抗
飞思卡尔电机控制模块详解
M=2.一、关键点1、MC 模块驱动电机的PWM 波频率在20K 左右时效果比较好。
DITH 位等于0时，计算方法如下：DITH=1时，其中，左对齐和有对齐方式下 M=1，中间对齐是2、MC 模块定时计数器的中断最好禁止，如果开启，在相应的中断服务程序中至少要添加一条“清楚中断标志位”的指令。
3、电机控制模块共8个通道，每个通道有2个Pin 脚组成。
4、Fast 位控制精度，7位或者11位。
5、给周期寄存器写入数值，可启动 MC 计数器，写0关闭所有通道的计数器。
6、MCAM[1:0]写入0x00可关闭某个channel ，写入非零值不是启动MC 计数器，而是控制对齐方式。
为了精确周期寄存器的值应尽量大，Ftc 应尽量小。
二、寄存器寄存器讲解讲解讲解：：1 MCCTL0 (Motor Controller Control Register 0)第7位保留；第6、5位是MCPRE[1:0]控制电机控制器定时计数器时钟f TC 预分频系数。
如下：第4位 MCSWAI 置1，等待模式中电机控制器正常运行，清0，在等待模式中电机控制模块时钟关闭。
第3位，FAST ，清0，电机控制器PWM 模块占空比寄存器分辨率设置为11位，置1，电机控制器PWM 模块占空比寄存器分辨率设置为7位。
第2位，DITH ，清零，电机控制器dith 特性禁止，置1电机控制器dith 特性使能。
第1位保留；第0位MCTOIF ，为1表示，电机控制模块定时计数器溢出；为0，表示自上次复位或清零以来，电机控制模块定时计数器没有发生溢出。
2 MCCTL1 (Motor Controller Control Register 1)第7位，RECIRC控制PWM波极性。
0表示—，1表示+ ；第6到第1位系统保留；第0位，MCTOIE，为0表示Motor Controller Timer Counter Overflow Interrupt禁止，为1标志使能。
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。
飞思卡尔智能车电路设计讲解
6.2.2 电源管理单元
• 同时考虑到稳压芯片L7805CV的额定输出 电流较小，故采用两片L7805CV分别对单 片机电路、车速检测电路、驱动芯片电路 和光电传感器电路供电，以保证系统正常 运行。其稳压电路如图6.8所示。
图6.8 稳压电源单元
MC34063A升压稳压电路
AD参图中的C15为输出电压稳定电容47uF。 • LM336集成电路是精密的2.5V并联稳压器，
其工作相当于一个低温度系数的、动态电 阻为0.2Ω的2.5V齐纳二极管，其中的微调 端(adj)可以使基准电压和温度系数得到微 调。
降压模块--LM1117-5
• 单片机，LCD，CS3020，74HC1G14， ZLG728，LM336的标准供电电压都是5V， 所以需要一个降压稳压芯片LM1117-5来将 电池电压降到需要的5V。考虑到单片机的 核心地位及单片机需要很大的输入电流(输 入电流过小时，单片机会重启动)，拟定用 两片LM1117-5。一片单独给单片机提供电 源，一片给剩余的LCD，CS3020等供电。 设计电路图如图3.10。
CPU最小系统
连接CPU
连接CPU
实现方案和试验结果
CPU最小系统
PAD02 视频信号
IRQ
视频行同步信号
PM1 奇偶场信号
PWM2 12V 斩波升压开关信号；
PWM0,1 电极控制PWM信号；
PWM4 舵机控制信号；
PAD0,1 电池电压，12V电压监测；
7.2.2 电源管理单元
– （1）采用稳压管芯片LM2576将电源电压稳压 到5 V后，给单片机系统电路、车速检测的转角 编码器电路供电，且为后面的升压降压做准备；
– （2）经过一个二极管降至6.5 V左右后供给转 向伺服电机；
飞思卡尔电路
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：@1，激光传感（北京科技大）@2杭州电子科技大学（摄像头）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。
编码盘外观图如图所示。
车速测定(红外对管)@3吉林大学（摄像头）光电编码器与电路板和单片机的接口：图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：图摄像头信号采样电路图：5v电压电路合肥工大：光电（两层排布）光栅盘测速，如图所示。
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。
（乐山师范）：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北京理工（第二届）（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。
广工一队（第一届）VCC图红外发射驱动电路+5图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。
EN-FSROB 飞思卡尔智能车各模块调试指南
EN-FSROB飞思卡尔智能车各模块调试指南1、下载Motor文件夹下面的程序，测试电机驱动模块，系统控制底板：蜂鸣器、按键、OLED 接口及XS128最小系统；步骤：（1）连线：系统底板P11插针P7、P5、P3、P1/2接电机驱动模块的排针7、5、3、1/2；（2）连接电机，调节4、3按键，可发现电机转速及转向发生变化；（3）分别按下1、2按键，可关闭、打开蜂鸣器，并可观察OLED液晶显示数据是否正常；2、下载A_CarTest文件夹下面的程序，测试XS128核心板串口排针及系统控制底板舵机控制电路：步骤：（1）上电，调节电位器，万用表测试P10舵机插接排针的6V、GND引脚电压调整至6V；（2）XS128核心板UART排针通过杜邦线插上蓝牙模块，注意插线顺序；（3）手机安装蓝牙串口测试工具，并打开，通过摇动手机左右晃动可发现舵机旋转；3、CC2500模块测试：1）将T103模块插入电脑，打开《CC2500无线串口数据传输下载软件》文件夹下的下载软件；给T103模块下载程序2）给XS128下载CC2500测试程序；3）插上CC2500模块到底板，把另外一块CC2500模块通过转接座插入到T103模块，并打开串口调试助手，并按照下图进行配置：4）此时，通过串口调试助手发送数据可在底板OLED模块的R_Buff区显示出来发送的数据，然后按下地板上的四个按键中的其中一个，可在OLED模块的S_Buff区显示所按下的按键号并通过CC2500模块传送到串口调试助手；4、CCD测试；1）下载CCD测试程序；2）连接CCD传感器到智能车底板的P3或P4接口；3）电脑安装PL2303驱动，插入USB-TTL小板，并且用杜邦线将USB-TTL小板与XS128核心板连接；4）打开智能车调试助手，按如下方法配置，配置好打开串口可发现数据上传到调试助手上面；5、摄像头测试；1）下载OV7620测试程序；2）正确连接摄像头到底板上的P7OV7620转接接口；3）电脑安装PL2303驱动，插入USB-TTL小板，并且用杜邦线将USB-TTL小板与XS128核心板连接；4）打开智能车调试助手，按如下方法配置，配置好打开串口可发现摄像头所拍照片上传到调试助手上面；6、编码器测试；编码器改装，褐色——VCC；蓝色——GND；白色——IN；。
飞思卡尔智能车设计方案PPT课件
二值化处理
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图像去噪
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算法流程PID控制算法 Nhomakorabeau(k
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Kp
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)
T Ti
j
k 0
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j)
Td T
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)
e(k
1)]
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位置型算法流程图
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感谢您的观看！
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起点
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规则要点：
• 1.循黑线（我们是沿着黑线行走） • 2.竞速 • 3.跑道有小s、大s、十字交叉（今年多了虚线） • 4.组别：电磁组、光电组、摄像头组
第2页/共12页
摄像头注意的地方：
• 摄像头选择——ccd、cmos、其他 • 感光灵敏度 • 动态性能 • 图像效果(视角\分辨率\帧频)) • 供电（12V、5V）
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硬件部分
总体布局
电源分配
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电机驱动部分
H桥
集成IC: L298、33886、其他
第5页/共12页
电机驱动模块设计
•1.响应灵敏度（速度才是最重要的） •2.制动效果 •3.PCB线宽（电机启动电流很大）
第6页/共12页
黑线提取算法的基本思想：
a)直接利用原始图像逐行扫描，根据设定的阈值提取黑白跳变点； b) 黑线宽度有一个范围，在确定的黑线宽度范围内提取有效黑块，这样可 以滤除不在宽度范围内的黑点干扰； c) 利用黑线的连续性，根据上一行黑线中心的位置来确定本行求出的黑线 中心是否有效； d) 图像是远处小近处大，所以黑线宽度范围和前后行黑线中心的位置差别 都要动态调整； e) 求黑线中心时，因为近处的黑线稳定，远处黑线不稳定，所以采用由近 及远的办法； f) 图像数据量大，全部扫描一遍会浪费很多时间，利用前面已经求出的黑 线中心位置判断出黑线的趋势，从而推断出下一行的黑线大概位置，确 定出扫描范围，避免整行逐点扫描，节约时间； g) 提取出整场所有有效行的黑线中心后，根据预先设定好的权重计算出黑 线中心的加权平均，作为本场的黑线中心。
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之
硬件电路设计
安徽大学 创新实验室整理
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。 • 标准检测距离只有7mm。 • 光敏三极管引脚正极反用。
5V电源部分
LM2575芯片手册上的常用电路
小车使用的LM2575电路
在利用LM2575设计电路时， 应注意以下几点
（1）电感的选择： 根据输出的电压档次、最大输入电压Vin(MAX)、最大负载 电流I load（MAX）等参数选择电感时可参照相应的电感曲线图 来查找所需采用的电感值。 （2）输入输出电容的选择： 输入电容应大于47μF，并要求尽量靠近电路。而输出电容 推荐使用的电容量为100μF～470μF，其耐压值应大于额定输出 的1.5～2倍。对于5V电压输出，推荐使用耐压值为16V的电容。 （3）二极管的选择 ： 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 免因温度过高影响单片机稳定工作。
• 缺点： 压降大，当电池开路电压低于7.4V左右 时输出电压达不到5V；外围电路较复杂。
LM 2940
参数说明
• 输入端电容为0.47uF，但市场上此容值的电 解电容只有耐压50V的，超过了比赛对电容 的要求，所以实际制做过程中我们采用了 1uF/25V来代替。 • 输出端为抗干扰还可以串入磁珠。
LM2940特点
• 优点： 输入输出压降低，压降约为0.5V，可 以有效避免因电机剧烈变化拉低电源电压 使单片机复位的问题。
• 缺点： 转换效率低，长时间工作芯片发热现象 严重，需加散热片。
MC34063手册电路
实际使用电路
电机驱动模块
• L298N 步进电机专用芯片，驱动电流不能太大 • MC33886 常用两片并联，但容易造成输出短路 • MOS管自搭半桥/全桥电路 硬件电路设计制做等要求较高 • 电子调速器（电调） 好用，但实在太贵
• 使用脉冲打开方式能极大提高工作电流， 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 。。。。。。
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 • 舵机动力电源 －－ 电池直接供电 • 电机驱动模块电源 －－ 电池直接供电
L298N 输入输出 并联电路
MC33886并联电路