【正文】 為了提高控制精度，我們將兩路 8位通道 PWM0、 PWMl合并為一個 16位通道來控制舵機，這樣可使舵機的控制精度從 1／ 255提高到 1／ 65536。該模塊有 4個時鐘源，能分別控制 8路信號。 SYNR=7； //bus clock=16MHz*(SYNR+1)／ (REFDV+1) 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 38頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ While(0=CRGFLG— LOCK)； //until VC0 mn stable CLKSEL=Ox80： //PLLSEL=1 PWM 模塊的初始化 本次 設(shè)計 使用的電機驅(qū)動芯片為 MC33886，其輸出信號為一路 PWM信號， MC33886根據(jù) PWM信號的周期和占空比來控制電機的轉(zhuǎn)向和速度?？偩€時鐘用作片上外圍設(shè)備的同步，而內(nèi)核時鐘則用作 CPU的同步，它決定了指令執(zhí)行的速度。默認設(shè)置下，鎖相環(huán)時鐘為 32MHz，總線時鐘為 8MHz，內(nèi)核時鐘為 16MHz。 軟件 系統(tǒng) 設(shè)計 時鐘模塊 的初始化 MC9S12DGl28微處理器中有四個不同的時鐘，即外部晶振時鐘、鎖相環(huán)時鐘、總線時鐘和內(nèi)核時鐘。 PWM模塊主要用來控制舵機和電機的運轉(zhuǎn)； ECT模塊主要是用在了測速模塊和數(shù)據(jù)采集，捕捉中斷并計算瞬時速度； I／ O模塊主要是用來分配給紅外發(fā)射／接收管的觸發(fā)和輸入。因此 MC9S12DGl28完全能夠滿足本系統(tǒng)的需求。 程序詳見附錄。層次分明原則是指硬件驅(qū)動和軟件控制要層次分明，底層的硬件驅(qū)動只需要向上提供可調(diào)用的接口，控制軟件則對底層驅(qū)動流程完全不關(guān)心。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 38頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 四 章 軟件系 統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 軟件設(shè)計主要遵循以下兩個原則：即模塊劃分原則和層次分明原則。驅(qū)動模塊主要包括電機驅(qū)動和舵機驅(qū)動。 LM1881 的端口接線方式如下圖所示： 圖 313 LM1881 接口電路 本章小結(jié) 硬件電路主要包括：電源模塊，驅(qū)動模塊及調(diào)試模塊。 圖像采集模塊 接口 由于 MC9S12DG128 的 AD 采集速度有限 , 須利用圖像采集模塊提取出攝像頭信號的行同步脈沖、消隱脈沖和場同步脈沖以供單片機作控制之 用。做好基本工作，獲得穩(wěn)定可靠的黑線中心位置數(shù)據(jù)?？梢允剐≤嚥煌耆凑蘸诰€走，走內(nèi)道，靈活，連續(xù)地行使。舵機轉(zhuǎn)向的計算公式為： 舵機控制量 = K0*X0 + K1*（ X1 X0） /（ Y1 Y0） +K2 *（ X1X2） /(Y1Y2) (46) 根據(jù)點（ X2， Y2）和點（ X1， Y1）段曲線的彎曲程度，可以預(yù)測出下一段道路 的 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 38頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 走向。 根據(jù) CCD 視頻圖像的掃描特點，前視距離較遠處掃描到的圖像含有信息較多，所以根據(jù)一幅圖像的前視距離最遠處 1/4 段曲線的切線可以預(yù)測到未來賽道的信息。經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)角控制量滯后而沖出跑道。 （ 2） 對未來賽道信息的預(yù)測與控制 單純的判斷當前賽道的信息，不能十分準確地給出舵機轉(zhuǎn)角的控制量。據(jù)此算出黑線的斜率（ Y1 Y0 ） / （ X1 X0 ），和黑線偏離圖 像中心位置的偏移量 | X0 |。此方案獲的主要思想如下：首先找到圖像數(shù)據(jù)最近位置的第一個有效行，同時記錄黑線的中心位置信息，定義為（ X0，Y0 ）。根據(jù)整幅圖像黑線的有效起點和有效終點的斜率和偏離圖像中心位置的偏移量，就可 以判斷當前賽道是直道還是彎道。該設(shè)計的合理性直接關(guān)系到模塊工作的 穩(wěn)定性。 圖 310 時鐘源部分電路設(shè)計 0V6620 模塊設(shè)計中問題是電源的設(shè)計。 OV6620數(shù)字圖像傳感器的外圍電路主要分為時鐘輸入、電源去耦兩個部分。此外，單芯片圖像傳感器的使用必須結(jié)合透鏡鏡頭組來實現(xiàn)成像功能，鏡頭組的合理安裝也是值得注意的問題。 OV6620數(shù)字圖像傳感器可以提供 8位或 16位格式的數(shù)字圖像輸出 。該傳感器具有運用高級算法消除 固定模式噪聲 (FPN)、消除拖尾、抑制高光溢出等專利技術(shù)。 0V6620 圖像傳感器 應(yīng)用 OV6620 CMOS圖像傳感器是單片高性能的視頻及圖像器件。這種檢測方法不僅可以識別道路的中心位置，同時還可以獲得道路的方向、曲率等信息。 針對比賽賽道的特點 ，本系統(tǒng)采用 CMOS攝像頭作為檢測賽道的傳感器。各種檢測方法都有相應(yīng)的優(yōu)缺點。舵機響應(yīng)速度與工作電壓有直接的關(guān)系，電壓越高響應(yīng)速度越快，所以應(yīng) 在舵機允許的工作電壓范圍內(nèi)，盡量選擇最大的工作電壓，從而提高舵機的響應(yīng)速度，經(jīng)實踐驗證，系統(tǒng)蓄電池 7． 2V電壓雖然略高于舵機允許電壓范圍，但可以直接為舵機供電。 舵機轉(zhuǎn)動一定角度有時間延遲，時間延遲與旋轉(zhuǎn)過的角度成正比，與舵機的響應(yīng)速度成反比。控制信號是周期在 20ms 左右的脈沖信號，脈沖的寬度決定舵機的輸出舵盤角度。通過內(nèi)部的位置反饋，從而使舵盤的輸出轉(zhuǎn)角正比于給定的控制信號，因此對它的控制采用開環(huán)控制方式。 測速器 級聯(lián)圖如 圖 39所示 ： 圖 39 測速器 級聯(lián)圖 工作中只是將第一片 Q3輸出接到第二片 UP上，實現(xiàn) 8位計數(shù)功能。 CC40193 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插（ D）、熔封陶瓷雙列直插（ J）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片狀載體（ C）四種封裝形式。 4位二進制同步加 /減計數(shù)器 CC40193 簡介： 簡要說明： CC40193 為可預(yù)置 4 位二進制可逆計數(shù)器，期內(nèi)不主要由四位 D型觸發(fā)器組成，與一般計數(shù)器不同之處在于加計數(shù)和減計數(shù)時鐘分別由兩個時鐘端輸入。 如果使用閉環(huán)控制，我就需要進行糧庫電機的測速， PT7 口可以完成一路電機的測速要求，但現(xiàn)在遇到的問題是單片機計數(shù) 寄存器就一個。 速度 =計數(shù)脈沖數(shù) /計數(shù)時間； 特殊的是 ， 今年 的攝像頭智能車采用的驅(qū)動跟往年不同，車型是 C型車，采用的是雙電機控制，這樣使得在智能車轉(zhuǎn)向控制方面有了更加靈活方案，這樣一來，在智能車轉(zhuǎn)向時不單單可由舵機單獨控制轉(zhuǎn)向，可以利用兩個電機的條件，是電機的轉(zhuǎn)速不同，內(nèi)道的轉(zhuǎn)速偏慢，外道的轉(zhuǎn)速快些，如此亦可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速功能。 自制測速器組成：光柵、紅外對管、 100歐電阻 1個、 10K 電位器 1個、三極放大器、 5K 電阻 2個。他的精度不高，而且制作較為困難，但是成本低，在本次設(shè)計中基本滿足要求。 方案三：對管和編碼盤。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖 1 所示 ；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 方案二：采用光電編碼器。將霍爾傳感器和磁鋼分別安裝在車架和車軸的適當位置，小車行駛時，每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器產(chǎn)生開關(guān)信號，通過在單位時間對其計數(shù)可計 算出車輛行駛的瞬時速度，累計開關(guān)信號可計算出小車行駛的距離。速度采集有多種方案。 電機驅(qū)動電路 34如下： 圖 34 電機驅(qū)動電路 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 38頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 注： C 型 車模 的 電機 （馬達） 參數(shù) 如下： 額定工作 電壓 ： ，最大工作電壓 最大效率點： 電流： ,轉(zhuǎn)速： 13050prm 最大功率點： 電流 ，轉(zhuǎn)速： 8044 堵轉(zhuǎn)電流： C型車模馬達到后輪的傳動比為 IRF3205 各項參數(shù)： IRF3205 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻 Rds 為 歐，最大導(dǎo)通管壓降 Ugs為 20V，最大工作功率為 200W； IRF4905 各項參數(shù)： IRF4905 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻 Rds 為 歐，最大導(dǎo)通管壓降 Ugs 為 20V，最大工作功率為 125W； 74LS00 各項參數(shù)： 圖 35 74LS00 邏輯圖 極限值電源電壓 .7V 輸入電壓 54/7400、 54/74H00、 54/ 54/74LS007V A－ B間電壓除 54/74LS00 外 ；工作環(huán)境溫度 74LS00 為 0~70℃ 存儲溫度為 65~150℃。 使用時單片機 PWM 輸出信號： 1路為 PWM 方波信號，另一路為高電平（置 1）。監(jiān)視 MOS 管溫度，如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。之所以用兩級與非門是為了與 MC33886 兼容。下面是由與非門 74LS00 組成的柵極驅(qū)動電路，因為單片機輸出電壓為 0~5V，而我們小車使用的 H橋的控制臂需要 0V 或 電壓才能使場效應(yīng)管完全導(dǎo)通， PWM 輸入 0V或 5V時，柵極驅(qū)動電路輸出電壓為 0V 或 ，前提是 74LS00 電源電壓為 。設(shè)為電機反轉(zhuǎn)。設(shè)為電機正轉(zhuǎn)。場效應(yīng)管是電壓控制型元件，柵極通過的電流幾乎為“零”。下圖就是一種簡單的 H 橋電路，它由 2 個 P 型場效應(yīng)管 Q Q2 與 2個 N型場效應(yīng)管 Q Q3組成，所以它叫 PNMOS 管 H橋。因此，為了獲得更快的響應(yīng)速度，舵機的供電采用其工作上限電壓 +6V，舵機的工作電壓為 46v 因此，為了穩(wěn)定起見我們給舵機也做了穩(wěn)壓電路，器件選擇的是 LM7806。原理圖如圖 32所示 圖 32 5V 電源原理圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 38頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 當穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離時 Cin 是必須的， Co 對穩(wěn)定性而言不必要；但改進瞬態(tài)響應(yīng)： RIRRV id jout V 112 )1( ??? （ 41） 電壓范圍 LM117/LM317 至 37V 連續(xù)可調(diào)。 LM2575和 LM2596 轉(zhuǎn)換效率高（ 75%~80%）輸出波紋大，可能會讓單片機出現(xiàn)重啟。 現(xiàn)在我來介紹自己使用的兩種電源： 1） 5v 電源 市場上常用的 5v 芯片有 LM2940， LM7805， LM2575， LM2596。輸出端也須接一小電容 (0. 1μ F)用以濾除輸出端的高頻信號 ,改善電路的暫態(tài)