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1、FREESCALE智能车硬智能车硬软件设计软件设计本讲主要内容本讲主要内容n n1、智能车外观介绍n n2、智能车硬件部分介绍n n3、智能车软件设计n n4、高级技巧车体的改装n n5、有待实现的技术1、智能车外观介绍、智能车外观介绍路径检测装置CMOS摄像头转向装置舵机前轮主控板镍镉电池后轮电机驱动板直流电机底盘路径检测装置路径检测装置n n使用红外传感器（红外对管）或摄像头n n用于路径（直道、转弯、交叉）的识别n n对管多个一起使用，摄像头一个即可前后轮前后轮n n前轮负责转向n n后轮负责动力n n橡胶质地，内部塞有海绵，可以更换舵机舵机n nPWM波输入，控制左、右转向n n驱动电
2、压：6Vn n马达：Tricore GM1510n n体积：40.0*20*38.1 mmn n重量：41gn n引线长：300mmn n动作角度：6010n n详细参数请参阅技术手册直流电机直流电机n n驱动电压：7.2Vn n工作温度：1030摄氏度n n无负荷转速：最小12000rpmn n无负荷电流：最大630mAn n详细参数请参阅技术手册镍镉电池镍镉电池n n标称电压：7.2V（实际要高于这个值）n n正确充电n n不正确充电会缩减电池寿命不正确充电会缩减电池寿命n n使用防过充的充电器使用防过充的充电器n n合理放电n n不合理放电会降低电池容量不合理放电会降低电池容量n n放电
3、不可以越过阀值（不可过量放电）放电不可以越过阀值（不可过量放电）n n电池电压过低会造成摄像头、电机驱动芯片工电池电压过低会造成摄像头、电机驱动芯片工作异常作异常电机驱动板电机驱动板n n独立的PCB板，安装在直流电机上方n n使用两片MC33886并联n nPWM控制主控板主控板n n最小系统板插口n n电源电路，输出7.2V，6V和5Vn n电机驱动电路（两片MC33886并联）n n视频分离电路*n n拨码开关n n舵机，电机，摄像头，对管阵等插头2、智能车硬件部分介绍、智能车硬件部分介绍n n车模的组装n n各个零部件的安装各个零部件的安装n n电池的安装电池的安装n n舵机的安装舵机
4、的安装n n摄像头摄像头/红外对管的安装红外对管的安装n n主控板的安装主控板的安装n n码盘的安装码盘的安装2、智能车硬件部分介绍、智能车硬件部分介绍n n控制电路介绍n nRPR220RPR220对管路径检测电路对管路径检测电路n nMC33886MC33886电机驱动电路电机驱动电路n n舵机控制电路舵机控制电路n n拨码开关电路拨码开关电路n n电路连接方法电路连接方法n n视频分离电路视频分离电路*各个零部件的安装各个零部件的安装n n包括舵机的安装、对管加固连接部分的安装等等。n n主要参考车模的配套资料。n n对管：多个对管焊接到一个PCB板上，横向排列在智能车的前方，红外发射头
5、距离地面距离适当，车身长度不可以超过40厘米。n n主控板：通过螺丝固定在底盘上。n n码盘：固定在传动齿轮上。赛道说明赛道说明n n赛道路面用专用白色基板制作n n中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mmn n跑道最小曲率半径不小于500mmn n跑道可以交叉，交叉角为90n n赛道直线部分可以有坡度在15度之内的坡面道路，包括上坡与下坡道路n n赛道有一个长为1000mm的出发区2007年华北区预赛适应赛道年华北区预赛适应赛道2007年华北区预赛比赛场地年华北区预赛比赛场地RPR220红外传感器工作原理红外传感器工作原理RPR220由一个红外线发光二极管和光敏三极管组成。如右图所示。工作时
6、，二极管向反射表面（赛道面）发射红外线。光敏三极管如果接收到反射回的红外线则导通，反之则关断。在赛道上，白色的表面有利于反射红外线，而黑色的轨迹则吸收红外线。RPR220对管路径检测电路对管路径检测电路根据我们讲述的原理，当对管检测到黑线时，会输出一个电平较低的模拟量；当对管检测到白色的底板时，会输出一个电平较高的模拟量。在实验中发现，白线模拟量约为800左右，黑线模拟量约为550左右。设置门限为680，则为1，则为0。多个多个RPR220的使用的使用多个多个RPR220的使用的使用上图中我们看到9号和10号传感器检测到黑线，我们得到一组模拟数据：756 560 523 723 766 798
7、 821 835 833 840 836假设门限为680，经过运算得到数据：1、0、0、1、1、1、1、1、1、1、1判断0在数组中的位置，便可以得到黑线位置。黑线位置信息的使用黑线位置信息的使用n n根据黑线位置控制舵机及时转向n n如果黑线位置很偏，则认为车即将冲出跑道，必须减速n n如果检测不到黑线，则认为车已经冲出跑道，可以停车或者极限转弯MC33886电机驱动电路电机驱动电路MC33886简介简介n nPWM输入频率为20KHz，使用PWM3n n可以输出6A的直流电流n n工作电压为536Vn n四象限操作n n两片并联使用可以增大驱动能力，减少单片发热量舵机控制电路舵机控制电路n
8、 n舵机由7806提供6V电压n n使用DG128单片机的PWM1输入n nPWM波占空比越小，左转角度越大；反之，右转角度越大。n n舵机的中心点必须由实验确定。拨码开关电路拨码开关电路n n可以实现无程序下载的参数修改n n在比赛时具有非常重要的意义电路连接方法电路连接方法n n电机：连接到MC33886的OUT1和OUT2提供驱动电流。n n舵机：通过插头连接PWM1，6V和GND。n n电池：通过插头固定到主控板电源。n n路径检测板：通过插头接入VCC和GND，11路模拟量信号接到单片机的A/D引脚。n n最小系统板：编程完毕后直接插到主控板。3、智能车软件设计、智能车软件设计n n
9、路径检测、判断与转向n n速度控制n nSCI通信路径检测与判断原理路径检测与判断原理n n通过传输而来的11个模拟量值和门限值生成11个数的数组，通过数组内0的位置判断路径所在。n n其中模拟量转化为数字量时，用实际模拟量减去门限，若大于0（白底）则为1，若小于0（黑线）则为0。路径检测与判断路径检测与判断void ADConvert(void)while(!ATD0STAT0_SCF);nADAArray0=ATD0DR1;/省略nADAArray10=ATD1DR4;ATD0STAT0_SCF=1;AnalogToDigital(nADAArray);在程序中，把A/D寄存器中的模拟量按
10、照对管从左到右的顺序采集到数组nADAArray 中，并用AnalogToDigital()函数进行模拟量到数字量转换。AnalogToDigital()函数n n负责把模拟序列转换为数字序列，门限值为自定义的合适值（680）。n n如：550、521、710、725、715、769转换为：0，0，1，1，1，1n n再如：729，756，436，690，703，841转换为：1，1，0，1，1，1n n转换完成后用程序判断黑线位置，给出位置编号。位置标号规则位置标号规则n n由于线宽2.5cm，只可能有1-2个对管同时检测到黑线。n n不可能没有对管检测到黑线，除非出跑道n n不可能有3个对
11、管检测到黑线，黑线宽度不够n n定义检测不到黑线的状态（state）为250n n检测到黑线的状态为-10（极右）10（极左）位置编号的判断位置编号的判断100-107501050450PWM:线性线性根据位置标号转向根据位置标号转向n n位置编号为0，路径在正中央，不需要转向n n位置编号为正，路径偏左，需要左转向，PWM1的占空比需要减小n n位置编号为负，路径偏右，需要右转向，PWM1的占空比需要加大n n位置编号为255，已经偏离赛道，转其他控制策略n nPWM1的占空比控制可以参考中间值进行线性控制速度控制速度控制n n直线恒速运行n n转弯减速n nPID稳速直线恒速运行直线恒速运
12、行n n恒速PWM值比较大，以转弯时不冲出赛道为标准。n n可以实现出弯加速和长直道加速。转弯减速转弯减速n n比直线恒速小n n主要实现入弯减速，以免由于速度过快而冲出跑道PID稳速稳速n n使用PID稳速n n使速度值唯一对应一个具体速度n n如果不使用PID稳速，则随着电池电压的下降，恒定的PWM波占空比对应的实际速度会越来越低。n n如假设速度为2米/秒，电池电量足时对应的占空比为500，而电池电量不足时经过PID调节后的占空比为650。SCI通信通信n n可以把参数发送到超级终端显示，以便实时监控n n使用无线通信更加方便车体的改装车体的改装n n底盘：底盘要低，在不影响上下坡的情况下，越低越利于车体的稳定；n n前轮：需要改装成外“八”字；n n舵机：架高舵机获得更高效的转向；n n电机：外加散热片更好散热；n n车体重心：尽可能低，太高会引起车体发飘以致转向时翻车；n n改装不可以超过长400mm宽250mm限制。有待实现的技术有待实现的技术n n嵌入uC/OSII操作系统使小车运行；n n使用无线通信模块实现调试数据的实时监测；n n使用硬件比较器获得更快的摄像头数据采集速度；n n更好的车体改装工艺；n n能够高度、角度调节的摄像头固定支架。