【文章內(nèi)容簡介】 圖 保護桿安裝 當(dāng)然避障主要是靠程序算法來解決，但是在障礙檢測時可能車身不正，導(dǎo)致打角不及時或打角度數(shù)不夠，保護桿就可以起到作用了。 CCD 的安裝為了確保 CCD 能穩(wěn)定采集賽道信息，CCD 底座的牢固性很關(guān)鍵。我們先后 采用了兩種方案：第一種是購買的塑料底座，但是在安裝的過程中，發(fā)現(xiàn)該種 底座，占地面積大，總共需要六顆螺絲才能將 CCD 桿基本穩(wěn)定。 第二種為鋁合 金底座，質(zhì)量輕且牢固，占地面積少，底座高度較適合，能與碳素桿緊密咬合。 只需要在底盤打四個孔就能將 CCD 碳素桿穩(wěn)定。螺絲固定在車模底盤中心位置。CCD 安裝的位置與車模的前瞻量以及視野 寬也有直接關(guān)系，CCD 的安裝位置低了，視域不夠廣闊，影響尋線的有效范圍； 安裝過高，整車系統(tǒng)會因重心抬高而穩(wěn)定性變差。所以 CCD 的安裝的位置應(yīng)同 時考慮到機械性能的需要和圖像的要求。CCD 傳感器重量相對車架來說具有不 可忽略的影響，從車模的性能上考慮，車模的重心越低越好。CCD 與主板的連線較多，建議使用牢固纖細的飛線，然后再對飛線處理，16這樣既避免了線多的麻煩，也能減輕線的重量。圖 CCD 的安裝 編碼器的安裝編碼器是測速環(huán)節(jié)重要的傳感器，因此我們選用了測速精度高的歐姆龍 500 線編碼器。歐姆龍編碼器連接線有四根，棕色為+5V，藍色為負極,細黑和白色 為信號輸出，信號線需上拉電阻 5—10K，正反轉(zhuǎn)是通過相位差判斷。編碼器的安裝要注意防干擾，因此我們在沒有被屏蔽線包裹的部分使用錫 箔紙包裹，防止信號干擾。另外因為這屆飛思卡爾競賽坡道較高，為避免在不對稱坡道中蹭到跑道， 我們改變了馬達座 C 板的擺放方式，從而為提高編碼器留出空間，提高編碼器17的位置。調(diào)整好編碼器的位置，使編碼器齒輪與后輪大齒適當(dāng)咬合，不緊不松， 太緊會增加電機負載，太松則可能導(dǎo)致掉齒且會磨損齒輪。0 CCD 的安裝 檢測起跑線光電管及加速度計的安裝 為避免光電管撞到障礙物，我們決定將檢測起跑線放到車身后面，加速 度計平放在后輪軸中心上方圖 檢測起跑線裝置的安裝18第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計我們將主控板與驅(qū)動橋、鍵盤融為一體，充分利用 K60 本身具有的 OLED 屏接口，減少了連接導(dǎo)線的數(shù)量，這樣既能保證了車體的整潔和美觀，又能減 輕車身重量。下面是主板 PCB 圖及實物圖圖 主板 PCB 布局19圖 主板 最小系統(tǒng)版往屆學(xué)長在使用自己焊接的系統(tǒng)版中容易遇到靜電復(fù)位等問題，且焊接較 為困難，我們決定使用市場購買的最小系統(tǒng)版，雖然體積較大且重，但是工作 穩(wěn)定，在使用的過程中，沒有遇到復(fù)位等問題。單片機最小系統(tǒng)板使用 K60 單片機， 144 引腳 PQFP 封裝，為減少電路 板空間主板上僅將本系統(tǒng)所用到的引腳引出，包括 PWM 接口、計數(shù)器接口、 外部中斷接口、若干普通 IO 接口等。還包括電源濾波電路、時鐘電路、復(fù)位 電路、串行通訊接口、JT AG 下載接口和 SD 接口20圖 K60 接線圖 電源模塊電源作為整個智能車系統(tǒng)的能量供給站，要求能夠滿足不同模塊的電 能需求，確保整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。因此，電源穩(wěn)壓模塊具有非常重要 的意義。通過對小車系統(tǒng)各模塊對電能的需求分析，我們把整車電源系統(tǒng)分 為了三類：即核心處理器電源、傳感器電源和其他外設(shè)的電源。智能車常用的穩(wěn)壓電源有：線性穩(wěn)壓電源（如 LM29LM780AMS1117） 和開關(guān)型穩(wěn)壓電源（如 LM257LM2574）。線性穩(wěn)壓電源的特點是輸出電壓紋 波小，外圍電路簡單，只需要加幾個電容濾波，其中 LM2940 帶載能力最 強 ， 可 達 1A 以 上 ， LM7805 與 AMS1117 帶 載 能 力 相 當(dāng) 都 在 500mA800mA。開關(guān)型穩(wěn)壓電源帶載能力強，紋波相對較重，外圍電路相 對復(fù)雜，在需要升壓的場合比較適用。智能汽車使用的都是高速運轉(zhuǎn)的高精度芯片，電源的好壞決定了芯片工作 的穩(wěn)定性。我們對 CCD 模塊，單片機供電使用 。其他模塊主要使 用的穩(wěn)壓芯片及升壓模塊有 LM25765V、LM2576ADJ、及 B0512S2W。21圖 電源模塊原理圖我們在電池電壓處加入了電源電壓采集模塊，實時監(jiān)測電壓。圖 電壓采集原理圖22 CCD 模塊競賽規(guī)定光電組采用 TSL1401 系列的線性 CCD，我們按照芯片手冊連 接線路，進行了測試。剛開始外圍電路簡單，只在電源和 AO 輸出端口加入了 濾波電容，結(jié)果輸出信號的 AD 采樣值很低，AD 采集的精度不夠，輸出波 形很不穩(wěn)定。后來對電路做了一些改進，在信號輸出端加了運放芯片 LMV358，放大倍數(shù)通過電位器可調(diào)，這樣可以適應(yīng)不同光線強度的環(huán)境。 為了改善輸出信號的穩(wěn)定性，在 CCD 的輸出端加了一個 510 歐姆的下拉電 阻，在運放的輸入輸出端 各加了一個 104 的濾波電容，在電源地的入口處 串聯(lián)了一個 100uH 的電感，最終 CCD 采集到的信號達到了理想效果。CCD 電路部分如下圖：圖 CCD 模塊原理圖 驅(qū)動橋模塊利用 2 個 N 溝道功率 MOSFET 和 2 個 P 溝道功率 MOSFET 驅(qū)動電機的方案，控制電路簡單、成本低。但由于加工工藝的原因，P 溝 道功率 MOSFET 的性能要比 N 溝道功率 MOSFET 的差，且驅(qū)動電流 小，多用于功率較小的驅(qū)動電路中。而 N 溝道功率 MOSFET，一方面載 流子的遷移率較高、頻率響應(yīng)較好、跨導(dǎo)較大；另一方面能增大導(dǎo)通電 流、減小導(dǎo)通電阻、降低成本，減小面積。綜合考慮系統(tǒng)功率、可靠性 要求，以及 N 溝道功率 MOSFET 的優(yōu)點， 本設(shè)計采用 4 個相同的 N 溝 道功 MOSFET 的 H 橋電路，具備較好的性能和較 高的可靠性，并具有23較大的驅(qū)動電流?？紤]到實際驅(qū)動電流可能很大，故采用 4 片 IRF3205 組成全橋驅(qū)動電機。額定工作電流可以達到 100A 以上， 而且內(nèi)阻很 小， 大大提高了電動機的工作轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 由于電機在急減速或急加 速的時候都會將電源的電壓拉低，因此在電源兩端接大電容濾波。4 個 MOS 管在主板上的擺放既要節(jié)省空間，方便布線，還要注意散熱。圖 驅(qū)動橋原理圖 車身姿態(tài)檢測模塊起初我們使用了兩塊 MMA8451 加速度計模塊，對小車轉(zhuǎn)彎進行受力分 析，計算出轉(zhuǎn)彎半徑，但由于車速較快，實際受力情況復(fù)雜，導(dǎo)致計算出 的轉(zhuǎn)彎半徑偏差較大，后舍棄這種方案。只保留一塊加速速計，計算車身 方向，然后結(jié)合賽道信息進行處理。另外我們也使用了 MPU6050 陀螺儀模塊，對坡道進行檢測。 測速模塊24由于智能車車速一般較快，對測速要求精度高，我們使用的是歐姆龍 500 線的編碼器，使用較小的金屬齒輪與后輪大齒銜接，這樣也能提高測 速精度。編碼器對工作電壓要求較高，我們發(fā)現(xiàn)在電機猛加速時，會拉低電池 電壓，使編碼器出電壓不能穩(wěn)到正常工作電壓范圍，導(dǎo)致測速脈沖丟失， 導(dǎo)致電機不能被控制。這個問題還需要改善。 OLED 液晶屏及按鍵 由于平時要進行大量參數(shù)的調(diào)試，反復(fù)下載程序調(diào)試效率很低，且 OLED 屏 可以顯示調(diào)試時需要觀察的變量數(shù)據(jù)。同時，因為競賽規(guī)則，不允許現(xiàn)場更改 程序，人機交互設(shè)備就很重要了。該顯示模塊具有以下特征：①該 OLED 液晶顯示屏為 寸，分辨率為 12864，模塊支持 、5v 供 電。②SPI 操作，只需四根信號線就可以對其進行操作，節(jié)省 MCU 管腳。 ③高亮度，低功耗，有很好的顯示效果，體積小，質(zhì)量輕。 ④固態(tài)結(jié)構(gòu)，沒有