【正文】 工位號： 20xx*** 系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件 第 1 冊 共 1９ 頁 共 1 冊 產(chǎn)品型號 產(chǎn)品 名稱 “ 探月小車 ” 的設(shè)計(jì)與制作 產(chǎn)品圖號 本冊內(nèi)容 技術(shù)說明、使用說明 、安裝說明、測試說明 批準(zhǔn) 舊底圖總號 年 月 日 底圖總號 日期 簽名 20xxEJZ005 工位號： 20xx029 2 目錄 一、 技術(shù)說明 ?????????? ..???????? ? (4) 1. 技術(shù)參數(shù)與規(guī)格 ????????????????? .(4) 2. 功能 及用途 ??????????????????? .(4) 3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ???????????????????? .(4) 工作原理 ????????????????? .(5) 4. 焊裝調(diào) ????????????????????? (10) 焊接工具與耗材 ????????????? ..(10) 焊接注意安全事項(xiàng) ??????????? ? .(10) 調(diào)試和常見故障 ????????? ???? .(10) ?????????????????? ??? .(11) 程序 流程圖 ????????? ??????? ..（ 12） （ 1） 小車主流程圖 ? ?????????????? (12) （ 2） 循跡流程圖 ??????????????? ..(13) （ 3） 避障流程圖 ????????????? ..?? (13) （ 4） 無線流程圖 ??????????????? ..(14) 二、 使用說明 ?????????????????? ? .(15) （ 1） 設(shè)備清單 ??????????????? .? .(15) （ 2） 操作方法 ?????????????? .?? .(15) （ 3） 注意事項(xiàng) ?????????? .???? .? ..(16) 三、 安裝說明 ??????????????????? ..(16) 工位號： 20xx029 3 四、 測試說明 ??????????? ?????? ??? (21) 五、 附錄一：程序清單 ???????????????? （ 21） 工位號： 20xx029 4 “探月小車 ” 的設(shè)計(jì)與制作 一、技術(shù)說明 模擬探月小車組成 1) 模擬探月小車核心板 S3C2440 開發(fā)板 2) 模擬探月小車底板 3) 模擬探月小車巡跡板和探測任務(wù)板 4) 模擬探月小車攝像頭及萬用擴(kuò)展板 5) 模擬探月小車四輪車體 6) 模擬探月小車鋰電池組 圖 模擬探月小車實(shí)物圖 圖中 ① ，是攝像頭及加高的轉(zhuǎn)接板。 圖中 ② ，是攝像頭的一塊固定板，也可以作為一個萬用擴(kuò)展板。 圖中 ③ ，是兩組電池，一組給電機(jī)供電，一組給開發(fā)板、尋跡電路、探測任務(wù)板（圖中沒畫出）供電。 圖中 ④ ，是電路底板，集成了電源電路、比較器電路和開發(fā)板轉(zhuǎn)接電路。 工位號： 20xx029 5 圖中 ⑤ ，是一塊 ARM 開發(fā)板，型號為 S3C2440，為本次嵌入式小車專用芯片。 圖中 ⑥ ，為小車的車體。 圖 模擬探月小車底板實(shí)物圖 圖中 ① ，是比較電路，主要是把紅外傳感器電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平； 圖中 ② ，是電源電路，主要是可以穩(wěn)壓輸出 5 伏電壓和比較電路的供電； 圖中 ③ ，是 ARM 開發(fā)板 接口轉(zhuǎn) 接口電路； 圖中 ④ ，是一個攝像頭轉(zhuǎn)接口 工位號： 20xx029 6 圖 模擬探月小車核心板 S3C2440 開發(fā)板圖 圖中用戶中斷按鍵，是模擬探月小車分段處理功能按鍵； 圖中用戶 Led 燈，是模擬探月小車分段處理功能的指示燈。 模擬探月小車的創(chuàng)新點(diǎn) 1) 添加了按鍵分段處理功能，通過模擬探月車本身自帶操作鍵能夠以劃分模塊任務(wù)形式分段來完 成整個模擬探月小車的軟、硬件調(diào)試； 2) 在模擬探月小車巡跡中，采用了模糊控制技術(shù)； 自主研發(fā)了圖像識別算法，識別率較高，能夠自動跟蹤物體 模擬探月小車的功能介紹 1) 能夠的完成模擬探月環(huán)境的自主行駛； 2) 能夠沿著指定的線路進(jìn)行巡跡； 3) 能夠進(jìn)行圖像采集以及基本圖形數(shù)據(jù)識別； 4) 能夠測量出不同環(huán)境的溫度； 5) 能夠測量出被探測物體直徑及面積； 6) 能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送采集的各種數(shù)據(jù)； 7) 能夠通過遠(yuǎn)程控制端對模擬探月小車進(jìn)行遠(yuǎn)程控制； 8) 能夠通過模擬探月車按鍵分段處理功能完成一些日常教學(xué)及科研任務(wù)。 工位號： 20xx029 7 模擬探月小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模擬 探月小車 系統(tǒng)劃分為小車的電源模塊、 電機(jī)驅(qū)動模塊 、循跡模塊、圖像識別 模塊、測距和 測溫模塊、無線評分通信系統(tǒng)，其中循跡模塊由電壓比較電路和關(guān)電傳感器組成，模擬探月小車的任務(wù)探測板包含測距、測溫等模塊，無線評分通信系統(tǒng)是通過無線網(wǎng)絡(luò)和評分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬探月小車的遠(yuǎn)程通訊和評分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下 技術(shù)參數(shù)與規(guī)格 1) “探月 小車 ” 底盤 ： 21mm 165mm。 2) 電路額定工作電壓５ V 給 核心板 及其他外圍電路 提供電壓， 8V 直接 為 電機(jī)提供電壓 。 3) 正常工作溫度范圍為： 0～ 30 攝氏度 ，相對濕度 在 35%～ 90%。 4) 外圍 電路 由 灰 度 傳感器 、 L298 芯片來驅(qū)動 直流 電機(jī) （ PM3312600030k） 、 超聲波 、 光電開關(guān)傳感器（ E3FDS30C4） 無線 接收 （ TLWN321G+） 和 電源（ 8V 鋰電池 YSD08180）組成 “ 探月小車 ” 系統(tǒng) ，溫度傳感器（ DS18B20） 。 5) “探月小車 ” 主體電路是以 三星公司 S3C2440 為核心 芯片 進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理利用了該芯片上豐富的資源。 功能及用途 小車的功能 9) 我們設(shè)計(jì)的“探月小車” 這一系統(tǒng)主要是讓小車 自主的 完成 模擬 “月球環(huán)境” 的行走。 10) 在循跡 過程中， 可以 探測 出 前方 的標(biāo)志物 ,并且能夠 避開 障礙物， 沿標(biāo)記 路線行走 。 11) 具有 攝像頭模塊 ， 通過對 標(biāo)志物 的 圖像 采集，將 采集的 數(shù)據(jù) 以數(shù)字信號方式 通過無線通信 網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送 到 上位機(jī)的控制臺 。 12) 在循跡 過程中 ， 可以測量 出不同 環(huán)境的溫度。 控制臺的功能 1) 通過無線通信 網(wǎng)絡(luò) 接收小車發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)。 2) 具有圖像識別功能，能夠 辨別各種圖像并在 液晶屏 顯示。 3) 遠(yuǎn)程 控制“探月小車 ” ，通過按鍵 方式 利用無線通信 控制小車的 基本動作。 小車的用途 我們設(shè)計(jì)的 “探月 小車 ” 這一體系的控制核心芯片是采用三星公司的 S3C2440， 軟件系統(tǒng) 驅(qū)動直流電機(jī)， 通過紅外 傳感器實(shí)現(xiàn)了 小車 自動識別路線 ，選擇正確的路線。 在循跡過 程中 判斷并自動躲避障礙， 利用 攝像頭 對障礙物 拍照 ， 通過無線 的 方式將采集的圖像發(fā)送到 上位機(jī)的控制臺 ， 在 控制臺 上通過 按鍵 可以 控制小車的基本動作， 該技術(shù)可以應(yīng)用于探測月球環(huán)境， 無人駕駛機(jī)動車，無人工廠，倉庫等領(lǐng)域。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 我們設(shè)計(jì)的 “探月小車” 系統(tǒng) 劃 分為小車的電源 模塊 、 電機(jī)驅(qū)動 模塊 、 循跡模塊、攝像頭 模塊、超聲波 測距 模塊 ， 探測 物體模塊， 無線通信 模塊，其中循跡模塊由電壓比較電路和 灰度 傳感器組成 ，無線 通信 模塊是通過無線 網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)小車與 上位機(jī)的控制臺 的連接 。 工位號： 20xx029 8 電 源 管 理 系統(tǒng)循 跡 模 塊超 聲 波 模 塊電 機(jī) 驅(qū) 動 模塊主 板 芯 片S 3 C 2 4 4 0攝 像 頭 模 塊無 線 模 塊控 制 臺控 制 臺無 線 模 塊控 制 臺探 測 物 體 模塊 圖（ 11） 系統(tǒng) 功能 方框圖 1) 工作原理 ： “ 探月 小車 ” 主體電路是以 三星公司 S3C2440 為核心芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理利用了該芯片上豐富的資源。在多種傳感器的控制下，“探月小車”可以 實(shí)現(xiàn) 自動循跡 、 探測 障礙物， 同時 對障礙物 進(jìn)行 圖像采集，通過無線通信方式發(fā)送到 上位機(jī)的控制臺 ，實(shí)現(xiàn)了 “ 探月小車 ” 的智能化。 ? 電源模塊 我們 采用 兩個 8V 蓄電池 為電路提供電源，其中一個 8V 蓄電池直接 為直流電機(jī)供電 。由于外圍電路是 無源傳感器以及 一些芯片 組成 ， 所以 另一塊 8V 蓄電池通過 LM7805 芯片降壓，穩(wěn)壓到 5V 為核心板及外圍電路供電， 再利用 LM117 芯片再降壓 、 穩(wěn)壓到 給 ARM 芯片供電。蓄電池 必須要 具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能，所以我們采用鋰電池供電。 工位號： 20xx029 9 圖（ 13） 5V 電壓穩(wěn)壓到 ? 控制模塊 小車的 電機(jī)驅(qū)動模塊 是由專用芯片 L298 來實(shí)現(xiàn)的 。該芯片的主要特點(diǎn)是 :工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載； 在比賽中我們用來驅(qū)動直 流電機(jī)， 采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路 。 該芯片有兩個差分驅(qū)動門，可以同時驅(qū)動兩個直流電機(jī)，該芯片引腳介紹如下： 引腳 符號 功能 1 15 SENSING A SENSING B 此兩端與地連接電流檢測電阻，并向驅(qū)動芯片反饋檢測到的信號 2 3 OUT 1 OUT 2 此兩腳是全橋式驅(qū)動器 A 的兩個輸出端，用來連接負(fù)載 4 Vs 電機(jī)驅(qū)動電 源輸入端 5 7 IN 1 IN2 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器 A的開關(guān) 6 11 ENABLE A ENABLE B 使能控制端 .輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號；低電平時全橋式驅(qū)動器禁止工作。 8 GND 接地端，芯片本身的散熱片與 8腳相通 9 Vss 邏輯控制部分的電源輸人端口 10 12 IN 3 IN 4 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器 B的開關(guān) 13 OUT 3 此兩腳是全橋式驅(qū)動器 B 的兩個輸出端，用來連接負(fù)載 工位號： 20xx029 10 14 OUT 4 該芯片控制邏輯電 平如下： EnableA（ B） INPUT 1 INPUT 2 電機(jī)工作情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H H H 停止 H L L 停止 L 停止 L298 作為電機(jī)驅(qū)動電路，可靠性高，可以方便的控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，原理圖如下： D11N4007D21N4007D31N4007D41N4007D51N4007D61N4007D71N4007D81N4007123456789101112131415 IBIAOUT1OUT2OUT3OUT4POWERVSIN1IN2IN3IN4ENA