光電組技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告(存儲(chǔ)版)
【正文】 第四章 系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì) 15 速度傳感器安裝 我們采用光電編碼器，由于 C 模車留有固定的孔眼，所以安裝軸編碼器很方便。目前，軟件算法還存在一定的瑕疵，還沒(méi)有達(dá)到我們理想的目標(biāo)，有待改進(jìn)。增加一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)接板，將電機(jī)的引線先焊接的轉(zhuǎn)接板上，然后將轉(zhuǎn)接板固定在電機(jī)支架或者車模地板上，這樣拆卸相關(guān)的電路板時(shí)則不會(huì)造成電機(jī)引線的折斷。由于 p型通道的高電位開(kāi)關(guān)，需要一個(gè)電荷泵消除電磁干擾。單片機(jī)內(nèi)部資源： ColdFire V232 位內(nèi)核；主頻 80MHz； 片內(nèi) 512K Flash ROM； 片內(nèi) 64K SRAM；一個(gè)快速以太網(wǎng)控制器模塊（ FEC），可用于以太網(wǎng)應(yīng)用；一個(gè) USB OnTheGo (USBOTG)，可作為 USB 主機(jī)或設(shè)備 。 速度傳感器用于感知車 模本身的行駛速度，是速度閉環(huán)控制的一個(gè)必須環(huán)節(jié)。 方案二：反射式光電管測(cè)速。由于陀螺儀輸出的是車模的角速度，不會(huì)受到車體運(yùn)動(dòng)的影響，因此該信號(hào)中噪聲很小。當(dāng)傾角θ比較小的時(shí)候，輸出電壓的變化可以近似與傾角成正比，?kgU??。由于加速度使得機(jī)械懸臂與兩個(gè)電極之間的距離發(fā)生變化，從而改變了兩個(gè)電容的參數(shù)?？刂破鞯墓ぷ髟硎菍⒃O(shè)定的曝光量減去實(shí)際曝光量，差值即為曝光量的偏差 e，曝光量調(diào)節(jié)器用 Kp 乘以 e 再加上上次 的曝光時(shí)間作為新的曝光時(shí)間進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間調(diào)整后直接影響實(shí)際反饋的曝光量。 由于增加了運(yùn)放，白天環(huán)境下的采樣率可以調(diào)節(jié)到更高，甚至可以達(dá)到 100Hz。但是曝光時(shí)間不能無(wú)限增大的，因?yàn)樵龃笃毓鈺r(shí)間勢(shì)必降低采樣率（每秒采樣次數(shù)）采樣率低控制周期就長(zhǎng)，智能車反應(yīng)就慢。 、 藍(lán)宙 TSL1401 線性 CCD 環(huán)境光影響問(wèn)題 試驗(yàn)表明 TSL1401 線性 CCD 的輸出信號(hào)和環(huán)境光線密切相關(guān)，在自然光條件比晚上 燈光下 AO 引腳輸出電壓值高出很多，正對(duì)著光線比背著光線輸出電壓高，白熾燈光下比日光燈下輸出電壓高。 負(fù)責(zé)向各部分提供 合適的電源，包括電池和穩(wěn)壓模塊。 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 光電平衡 組比賽要求車模在直立的狀態(tài)下以兩個(gè)輪子著地沿著賽道進(jìn)行比賽，這勢(shì)必增加了控制難度，算法也相對(duì)復(fù)雜，我們將控制分為三個(gè)基本方面：直立控制，速度控制和方向控制，分別進(jìn)行算法控制，最終將三方面融合實(shí)現(xiàn)目標(biāo)控制。傳感器電路采用 LM358 運(yùn)放實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)放大，采用速度傳感器 MMA7260 和加速度傳感器陀螺儀（ ENC03）實(shí)現(xiàn)對(duì)車模狀態(tài)的檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)電路 采用集成驅(qū)動(dòng)芯片 BTS7960B 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的有效驅(qū)動(dòng)。硬件部分采用自主設(shè)計(jì)的主板電路、傳感器電路以及驅(qū)動(dòng)電路。相對(duì)于傳統(tǒng)的四輪行走的車模競(jìng)賽模式，車模直立行走在硬件設(shè)計(jì)、控制開(kāi)發(fā)以及調(diào)試等方面提出了更高的要求 本技術(shù)報(bào)告主要將闡述我們隊(duì)整個(gè)智能車的 設(shè)計(jì)理念和思想，本著交流與共享的原則，我們毫無(wú)保留的提供了所有的核心思想及算法理論，希望與大家共同成長(zhǎng)交流，因?yàn)槲覀兿嘈潘枷胫挥性诮涣髦挟a(chǎn)能碰撞出火花，技術(shù)只有在分享中才能成長(zhǎng)進(jìn)步，希望本文能為下一屆同學(xué)提供一定幫助。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)。 3 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有搭建好了穩(wěn)定可靠的硬件環(huán)境，才能為后續(xù)的軟件提供幫助，同時(shí)硬件設(shè)計(jì)也能為軟件算法提供一種補(bǔ)償作用，所以說(shuō)好的硬件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 輸出信號(hào)放大 根據(jù)上一章所述，可以通過(guò)調(diào)整曝光時(shí)間來(lái)適應(yīng)各種環(huán)境，在弱光環(huán)境增大曝光時(shí) 間，在強(qiáng)光下減小曝光時(shí)間。以下是藍(lán)宙電子線性 CCD 模塊（鏡頭為無(wú)畸變鏡頭）中的 運(yùn)放電路圖： 其中運(yùn)放放大倍數(shù) A = 1+R5/R4，此電路中 A = 11，也就是對(duì) TSL1401 的 AO 信號(hào)進(jìn)行 11倍放大。調(diào)節(jié)的目標(biāo)是設(shè)定曝光量。該系列的傳感器采用了半導(dǎo)體表面微機(jī)械加工和集成電路技術(shù)，傳感器體積小，重量輕。變化的規(guī)律為： ?sinkgU ?? 第二章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 7 式中， g 為重力加速度，θ為車模傾角；為加速度傳感器靈敏度 系數(shù)系數(shù)。 圖 27 陀螺儀官方參考電路 在車模上安裝陀螺儀，可以測(cè)量車模傾斜角速度，將角速度信號(hào)進(jìn)行積分便可以得到車模的傾角。根據(jù)單位時(shí)間內(nèi) 的脈沖數(shù)量據(jù)可以測(cè)得當(dāng)前車速。 鑒于光電編碼器安裝簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)比較規(guī)整，所以我們采用方案三。 微控制器（ MCU
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