【正文】 抗震性能更好，不怕摔。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。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。這個問題還需要改善。 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。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。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。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。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。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。 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。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。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。我們對 CCD 模塊，單片機供電使用 。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 對復雜，在需要升壓的場合比較適用。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）。因此，電源穩(wěn)壓模塊具有非常重要 的意義。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。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。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。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。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。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。螺絲固定在車模底盤中心位置。 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。 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。安裝時要 注意與前輪的距離，當小車檢測道路失敗，沖出跑道，猛地撞到墻壁，窄板 可能會與前輪接觸，阻止舵機打角，時間較長的話，會燒毀舵機。后將保護桿改為用環(huán)氧樹脂材料雕刻成的窄板，富有 彈性。經(jīng)過試驗，我們選擇了舵機擺 桿長度為 32mm.圖 舵機安裝圖 擺桿 CAD14同時最終的轉(zhuǎn)向機構(gòu)還應(yīng)該盡量滿足符合阿克曼轉(zhuǎn)向理論，依據(jù)阿克曼轉(zhuǎn) 向幾何設(shè)計的車輛，沿著彎道轉(zhuǎn)彎時，利用四連桿的相等曲柄使內(nèi)側(cè)輪的轉(zhuǎn)向 角比外側(cè)輪大大約 2~4 度，使四個輪子路徑的圓心大致上交會于后軸的延長線 上瞬時轉(zhuǎn)向中心，這樣可以使車輛在過彎時轉(zhuǎn)向輪處于純滾動狀態(tài)，減少過彎 時的阻力，減小輪胎的磨損。同時前輪的轉(zhuǎn)向度數(shù) 由橫桿的位移決定，擺桿越長，舵機需要打角的度數(shù)越小。轉(zhuǎn)向在智能車比賽中是至關(guān)重要，而擺桿的設(shè)計直接關(guān)系到智能車轉(zhuǎn)向 靈敏度。舵機 擺桿是將舵機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成橫擺運動的一種機構(gòu)。為了減小打角死 區(qū)，提高打角范圍，決定將舵機稍微靠車頭安裝，舵機高度適中。用一張 A4 打印 紙隔在齒輪中間，能輕松轉(zhuǎn)動輪子即可。如果咬 合太緊，相當于對電機增加了額外的負載，對電機產(chǎn)生額外的消耗，對電機控 速造成影響。差速器的調(diào)整中要注 意滾珠輪盤間的間隙，過松過緊都會使差速器性能降低，轉(zhuǎn)彎時阻力小的車輪 會打滑，從而影響車模的過彎性能。差速器的特性是：阻力越大的 一側(cè)，驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速越低；而阻力越小的一側(cè)，驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速越高?？梢栽黾訅|片或 是減小前輪軸承間隙，使前輪不能左右晃動，這樣可以提高小車在行駛過程中 的穩(wěn)定性。小車在小車轉(zhuǎn)彎情況雖然好轉(zhuǎn)，但是在轉(zhuǎn)彎過程中受到較大阻力，不 能快速達到期望速度。后經(jīng)過一段時間的調(diào)整及分析，車在轉(zhuǎn)彎中，受力面主要為外側(cè)輪胎的外 邊沿，使其發(fā)生較大形變，導致外側(cè)輪胎的內(nèi)邊沿離開地面，這樣就減小了前 輪接觸面，向心力減小，通過轉(zhuǎn)彎處的穩(wěn)定速度降低。圖 前輪前束結(jié)構(gòu)示意圖起初，我們隊車模的四輪定位是采取增大接觸面的原則，將前輪調(diào)為主11銷垂直車輪垂直，有較好的效果。如前所 述，由于有外傾， 方向盤操作變得容易。盡管如此，設(shè)定 少許的外傾角可對車軸上的車輪軸承施加 適當?shù)臋M推力。汽車裝用扁平子午線輪胎不斷普 及，由于子午線輪胎的 特性(輪胎花紋剛性大，外胎面寬)，若設(shè)定大外傾角 會使輪胎磨偏，降低輪胎摩 擦力。使用斜線輪胎的鼎盛 時期，由于 使輪胎傾斜觸地便于方向盤的操作，所以外傾角設(shè)得比較大。但主銷內(nèi)傾角也不宜過 大，否則加速了 輪胎的磨損。 當車輪以主銷為中心回轉(zhuǎn)時，車輪的最低點將陷入路面以下，但實際上 車輪下邊緣不可能陷入路面以下，而是將轉(zhuǎn)向車輪連同整個汽車前部向上抬起 一個相應(yīng)的高度，這樣汽車本身的重力有使轉(zhuǎn)向車輪回復到原來中間位置的 效應(yīng)，因而方向盤復位容易。主銷縱傾移距過大，會使轉(zhuǎn) 向盤沉重，而且由于路面干擾 而加劇車輪的前后顛簸。設(shè)置主銷后傾角后，主銷中心線的接地點與車輪中心的地面投影點之 間產(chǎn)生 距離(稱作主銷縱傾移距，與自行車的前輪叉梁向后傾斜的原理相 同)，使車輪的 接地點位于轉(zhuǎn)向主銷延長線的后端，車輪就靠行駛中的滾動 阻力被向后拉，使車 輪的方向自然朝向行駛方向。前輪定位包 括主銷 后傾（角、）主銷內(nèi)傾（角、）前輪外傾（角）和前輪前束四個內(nèi)容。實際驗證這種對輪胎的處理方法有較好的效果。輪胎摩擦力變差的原因，主要是輪胎表面起渣，導致輪胎與賽道表面不能 良好的接觸。但是小車行駛時間加長后，輪胎問題又會出現(xiàn)。這屆的輪胎處理是一個棘手的問題，不能對輪胎過度打磨，禁止使用輪胎 橡膠套，還對輪胎粘性有限制。F = mv2（F ：靜摩擦力所提供的向心力；m ：小車質(zhì)量；v ：小車r轉(zhuǎn)彎處的線速度即穩(wěn)定速度；r ：小車的轉(zhuǎn)彎半徑。0 電機連板 CAD 圖 輪胎處理 摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力兩種。 底盤加固原裝 B 型車模后懸掛底板與底盤采用的是活動柔性連接，但這種方式會占用 底盤空間，并且小車在行駛過程中具有不可控因素，行駛不穩(wěn)定，于是小組決定 改掉這種結(jié)構(gòu)，采用剛性連接，使后懸掛底盤與底盤成為整體。為了保證小車能在 高速的情況下能穩(wěn)定行駛，我們在規(guī)則的約束下，盡量改造小車，提高車模整體 精度，減輕車身重量，最大程度優(yōu)化小車的機械結(jié)構(gòu)。這樣既可以提高執(zhí)行效率，又可以對各個部分做到精確的控制。 所以在程序執(zhí)行時，從主函數(shù)開始，首先完成對系統(tǒng)資源的初始化 設(shè)定，然后打開定時中斷，再進入一個主循環(huán)函數(shù)，在該循環(huán)函數(shù)中是一些 對控制實時性要求不高或使用頻率較低的輔助性函數(shù)，如液晶顯示屏顯示、 撥碼及按鍵情況掃描等函數(shù)，主要是在中斷函數(shù)執(zhí)行完后的空余時間里執(zhí) 行，我們可以將其稱為后臺。 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了保證小車既能穩(wěn)定運行，又能提升速度，我們需要使整個系統(tǒng)控制 具有良好的實時性和周期性，因此除了既要能實現(xiàn)功能的完整性，還要使其 能夠在既定的時間里穩(wěn)定執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，在設(shè)計時，需要用到定時器中斷 來完成。當曝光時間過短時，采的像素點電