#include "stc12c5a.h" //包含STC12C5A60S2单片机的寄存器定义头文件
sbit PWMN=P2^2;
sbit led=P2^0;//电动机端口定义
sbit steerPWM=P2^1;//舵机端口定义
sbit q=P1^4;
unsigned int speed;//给定速度--实际为驱动电机PWM的占空比
unsigned int duty=72,duty1; //驱动舵机PWM占空比
unsigned char b[7];//路经检测二值化后的值
char locate,locate1[10];//黑线偏差坐标
char locate_hist;//历史黑线偏差坐标
bit black_flag,breakflag; //检测到黑线的标志变量,刹车标志标量
//unsigned int c,n;
unsigned int speed1,speed2,speed3,sd1;//不同车速控制
unsigned char key;
unsigned char xiancount; //起跑线次数
unsigned int y=1,z,right=5,left=5;
/************************************拨码速度控制*********************************************************/
void CONTROL_switch(void)
{
key=P0;
key=key&0x0F;
switch(key)
{
case 0x00: speed1=0xBf;break;
case 0x01: speed1=0xAf;break;
case 0x02: speed1=0x9f;break;
case 0x04: speed1=0x8e;break;
case 0x08: speed1=0x7f;break;
default :break;
}
}
/***********************************延时1ms*********************************************************/
void delay(unsigned int t)
{
unsigned int k;
while(t--)
{
for(k=0;k<125;k++);
}
}
/***********************************求绝对值程序*********************************************************/
char abs(char data1)
{
data1=(data1<0)?(-data1):data1;
return data1;
}
void T0_ISR(void) interrupt 1 //T0产生周期为20ms的PWM波形驱动舵机
{
static unsigned int period=0;
period++;
if(period<=duty) steerPWM=1;
else steerPWM=0;
if(period>=1000) //计数1000次实现定时20ms
{
period=0;
duty=duty1;
}
}
/************************************停车控制*********************************************************/
void CONTROL_brake(void)
{
speed=0x00;
}
void PWM1_init(void) //PWM初始化--驱动电机用
{
CMOD=0x80; //PCA 在空闲模式下停止PCA 计数器工作
//PCA 时钟模式为Fosc/12,禁止PCA 计数器溢出中断CCON=0x0; //禁止PCA计数器工作,清除中断标志、计数器溢出标志
CL=0x0; //清零计数器
CH=0x0;
CCAPM1=0x02; //设置模块1
PCA_PWM1=0x55;
}
void TIMER_init(void) //定时器初始化
{
TMOD=0x22; //定时器01都为工作方式2
TL0=0xee;
TH0=0xee; //自动装入初值，定时20us，
TR0=1; //启动定时器0
ET0=1; //允许定时器0中断
TH1=0xD0; //产生9600bps的时间常数
TL1=0xD0;
TR1=1; //启动定时器1
}
/***********************************AD转换**************************************************************/
void AD_init(void) //AD初始化
{
unsigned int i;
ADC_CONTR=0x80; //开A/D转换电源,第一次使用时要打开内部模拟电源
for (i=0;i<10000;i++); //适当延时
P1ASF=0xef; //P1口7路ADC转换AD0--AD6
}
void Get_data(void) //获取路径信息
{
unsigned int i;
unsigned int res,resl; //AD结果暂存
unsigned char status=0; //AD转换状态
unsigned int a[7]; //路经检测的AD采样值black_flag=0;
ADC_CONTR=0x80; //打开AD电源for (i=0;i<10000;i++); //适当延时
for(i=0;i<4;i++)
{
ADC_CONTR=(0x80|i); //设定转换通道
ADC_CONTR|=0x08; //开始AD转换
status=0;
while(status==0) //等待转换完
status=ADC_CONTR&0x10;
ADC_CONTR&=0xE7; //清零
res=ADC_RES; //读AD转换结果resl=ADC_RESL;
a[i]=res*256+resl;
if(a[i]<0x02ff) b[i]=0; //二值化
else
{
b[i]=1;
black_flag=1;
}
}
for(i=5;i<8;i++)
{
ADC_CONTR=(0x80|i); //设定转换通道
ADC_CONTR|=0x08; //开始AD转换
status=0;
while(status==0) //等待转换完
status=ADC_CONTR&0x10;
ADC_CONTR&=0xE7; //清零
res=ADC_RES; //读AD转换结果resl=ADC_RESL;
a[i-1]=res*256+resl;
if(a[i-1]<0x02ff) b[i-1]=0; //二值化
else
{
b[i-1]=1;
black_flag=1;
}
}
}
void main (void)
{
unsigned int e=0,time,time_hist;
AUXR1=0x04; //AD高两位存在ADC_RES
PCON|=0x80; //波特率加倍
SCON=0x50; //8位可变波特率，无校验
PWMN=1;
//允许PCA计数
TIMER_init(); //中断初始化
AD_init(); //模拟通道的打开
PWM1_init();
CR=1;
EA=1;
CONTROL_switch(); //拨码开关控制
delay(800); //延时启动
while(1)
{
Get_data();//获取路径信息
// CONTROL_brake();//刹车控
/*************************************传感器超出跑道判断***********************************************************/
if(locate==(-12))
{
if(b[0]==0&&(b[3]==1||b[4]==1||b[5]==1||b[6]==1))
{
locate=-20;
black_flag=0;
}
}
if(locate==12)
{
if(b[6]==0&&(b[0]==1||b[1]==1||b[2]==1||b[3]==1))
{
locate=20;
black_flag=0;
}
}
/*******************************************************正常黑线采集******************************************************************************* */
if(black_flag==1) //能够检测到黑线时,记录偏差
{
locate=((-12)*b[0]+(-6)*b[1]+(-2)*b[2]+0*b[3]+2*b[4]+6*b[5]+12*b[6])/(b[0]+b[1]+b[2]+b[3]+ b[4]+b[5]+b[6]); //计算偏差坐标-12 0 12
//if(b[0]==1&&b[1]==1&&b[2]==1&&b[3]==1&&b[4]==1&&b[5]==1&&b[6]==1) locate=0;
locate_hist=locate; //保存历史
}
else //检测不到黑线时，偏差用历史值
locate=locate_hist;
duty1=72+locate; //根据偏差计算转角
if(duty1<62) duty1=60; //转角限幅
if(duty1>79) duty1=85;
speed=speed1-2*abs(locate); //根据偏差给定速度
CCAP1L=speed;
CCAP1H=speed;
}
}
第15卷第4期2011年12月 扬州职业大学学报 Journal of Yangzhou Polytechnic College Vol．15No．4 Dec．2011智能车光电传感器和摄像头的选择 戚玉婕 （扬州职业大学，江苏扬州225009） 摘要：智能车设计综合了光学传感器、硬件电路和软件算法等多方面跨领域的知识技巧。本文针对黑白赛道智能车的赛道光学识别模块，系统地介绍了红外反射式光电传感器、激光传感器和可见光摄像头的实现原理及硬件电路；同时结合实际比较了其优缺点。 关键词：红外反射式传感器；激光传感器；摄像头；智能车设计 中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1008－3693（2011）04－0023－04 Choice of Photoelectric Sensor and Camera in Intelligent Car QI Yu-jie （Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou225009，China） Abstract：Intelligent car designing is a modern and effective way in science and technology teaching．It in-tegrates some interdisciplinary skills，such as design and choice of optical sensor，hardware circuit and algo-rithm．In view of the benefit of designing the optical recognition module，the working mechanism and hardware design of several optical system，including infrared photoelectric sensor，laser sensor and camera are intro-duced in this article．Furthermore，combined with practical experience in teaching，pros and cons of the three alternative sensors are discussed to help teaching activities in intelligence car designing． Key words：infrared photoelectric sensor；laser sensor；camera；intelligent car designing 智能车也称无人车，是一个集环境感知规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。1953年，世界上第一台无人驾驶牵引车诞生，这是一部采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车。如今，随着传感技术的不断进步，无人驾驶车发展也越来越快。智能车的光学传感器模块起到了至关重要的作为。光学传感器将获得的道路信息、测速传感器将现行车速信息传递至系统，系统对获得的图像和数据信息进行分析处理，经过特定的控制算法计算得出最佳速度和舵机转角，这是智能车系统的基本工作原理。 传感器是智能车的“眼睛”，必须能够真实、快速地反馈赛道信息。光电传感器和摄像头是两种工业应用最广泛的光学传感器。光电传感器包括红外传感器、激光传感器等，广泛应用于无人生产线，自动巡逻等领域；摄像头则广泛应用于汽车安全的智能技术中，如视觉增强系统、前照灯自动调整系统、转向监视系统等。本文结合我校开展智能车设计的经验，介绍了智能车设计中用到的光电传感器和摄像头，并比较两者的性能差别。 1光电传感器智能车道路识别系统设计 光电传感器（反射式）的光源有很多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管和激光二 收稿日期：2011－09－26 作者简介：戚玉婕（1985—），女，扬州职业大学电子工程系助教，硕士。
?пㄖ ???? ??? ? ??? ?? ? ? 1? ? ??? ? 哖 世?? ???? ??? ??? ??? ? ??? ㄎ? ?? ??????仁??20kHz??????⌒ ???仁?VLF? ??⌒???仁仁?? ? 仁 ?仁??⌒????3kHz?30kHz?⌒?? 100km?10km? ?? 3.1?? ??? ? ? ?? ? ? ?а ? ?????? ??? ? ? ? ? ?? ??オ???? ??? ??? ? ? ??? ? ? ???о? ??? ??? ??? ? ? ? ? ?? ? ??? й ?????? ? ? ?? ? ???? ?н ????? ? ? на???? ??? ? ? ?? ? ? ?? а ? ???? ?? ??? ?? ? ??? ? ? ?? ?? ??? ??? ?? ??仁? ??? ?? ???? ??? ?? ?? ????? ?? ? ?? ?????? ↓ ? ?? ?? ↓ ? ?? ?? ??? ???? ? ??? ?? ? ? ?? ? ↓ ?? ?? ? ? ? ? ?? っ ?? ???/& ????? ??? ? ? ??/&? ?? ? ?
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智能小车简介 一、智能小车效果图 二、智能小车各模块功能介绍 1、小车底盘 小车底盘是机器人最重要的载体，相当于人体的躯干，ZK—4WD小车平台采用差速转弯，非常灵活，可以实现原地打转。小车平台大小刚好，可以承载一些如驱动器，控制器，电池，传感器等。
2、驱动模块 我采用ST公司原装全新的L298N芯片及高质量铝电解电容，使电路稳定工作。小车直流电机工作电流一般是200—400mA，有些更大。如果一个小车是两个轮子，那么总的电流在400--800 mA左右，这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应动作，而市面有的单片机IO口一般只能提供5--10 mA的电流，直接驱动不了单片机，所以就需要一个驱动模块，就好像人的心脏功能。 3、控制模块 我采用的控制器主控芯片是STC89C52属于标准的51核的单片机，STC12C5A60S2内带PWM，AD,1T运行速度（主流），集成USB转串可以直接用USB下载程序。集成数码管，舵机，红外蔽障，12864,1602，无线模块等接口，板载输入按钮
4、小车所需的能源 可以用普通的AA5号电池，我采用低内阻的充电电磁套装，这是小车的动力之源，对外供电为7.2V。 这四部分都是必备的，有这四样东西，就可以让小车走起来，至于要怎么走，这个时候传感器就开始大发神威了！ 5、小车需要的各种传感器 循迹传感器：一般用来识别黑白线，小车沿着这条黑白线行走，就需要循迹传感器 原理：循迹传感器通常采用红外的方式，红外管发射出来的红外光通过地面（白色）反射回来，在接收管理收到信号，一旦碰到黑线，那么红外光都被吸收，接收管没有接收到信号，从而得知传感器是否压线：从而调整小车运行方向。四路红外循迹模块：（可以通过换探头方式，改为蔽障方式） 超声波蔽障测距传感器：通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了，这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。通过程序代码的修改，可以调节小车蔽障的距离。
第五届全国大学生智能汽车竞赛 20KHz 电源参考设计方案 （竞赛秘书处技术组版本1.0） 第五届全国大学“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛新增加了“电磁组”。根据比赛技术要求，电磁组竞赛，需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz交表电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比赛技术要求的20KHz的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。本文档给出了电源设计参考方案，参赛队伍可以根据这些参考设计方案自行设计制作所使用电源。 一、 电源技术指标要求： 根据《竞赛比赛细则》附件三关于电磁组赛道说明，20KHz电源技术要求如下： 1、驱动赛道中心线下铺设的0.1-0.3mm直径的漆包线； 2、频率范围：20K±2K； 3、电流范围：50-150mA； 下图是赛道起跑区示意图，在中心线铺设有漆包线。 图1 竞赛跑道起跑区示意图
首先分析赛道铺设铜线的电抗，从而得到电源输出的电压范围。 我们按照普通的练习赛道总长度50，使用直径为0.2mm漆包线。在30摄氏度下，铜线的电阻率大约为 0.0185欧姆平方毫米/米。计算可以得到中心线的电阻大约为29.4欧姆。 按照导线电感量计算机公式： 4 2ln0.75() l L l nH d ?? =×? ?? ?? 。其中l, d的单位 均为cm。可以计算出直径为0.2mm，长度50米的铜线电感量为131微亨。对应20KHz下，感抗约为16.5欧姆。 可以看出，线圈的电感量小于其电阻值。由于导线的电感量与铺设的形状有关系，上述计算所得到的电感量不是准确数值。另外，我们可以在输出时串接电容来抵消电感的感抗。所以估算电源电压输出范围的时候，我们不再特别考虑线圈的电感对于电流的影响。 为了方便设计，我们设计电源输出电压波形为对称方波。由于线圈电感的影响，线圈中的电流为上升、下降沿缓变的方波波形。如下图所示 图2 线圈驱动电压与电流示意图 对于电阻为29.4欧姆的赛道导线，流过100mA的电流，电压峰值应该大于3V。考虑到赛道长度有可能进一步增加、漆包线的直径减少等原因，设计电源输出电压的峰值为6V。在输出电流为150mA的时候，电源输出功率大约为0.9W。 二、 电源组成 电源电路包括振荡电路、功率输出电路、恒流控制电路以及电源等组成。 如下图所示：
瑞萨MCU产品技术解析 2005年7月，伴随《瑞萨论坛2005》即中国三城市（北京、上海、深圳）巡回研讨会的召开，瑞萨科技将其世界占有率第一的MCU隆重介绍给三地近八百位与会来宾。使中国用户充分了解到瑞萨科技MCU强大产品族群以及为中国用户在不同应用领域而提供的整体解决方案。 据赛迪顾问对中国消费类MCU市场规模的预测：未来三年内，中国市场MCU的销售量将以超过15%的速度稳步递增，这正是全球MCU厂商将着眼点落在中国市场的最重要因素。而立足为中国设计最适合MCU的瑞萨科技，其广泛的产品线涵盖了MCU在移动电话、汽车电子、电脑/影视以及家电等各种领域中的需求。从低端的4位、8位产品到高端的16位、32位产品中，都有瑞萨科技的身影。并且，瑞萨科技还将在面向下一代市场的开发方面继续加大投入力度，展开以“世界份额NO.1的MCU”为核心的业务强化政策。通过与各类事业伙伴共同合作，以提供功能强大的CPU核心和丰富的周边IP为基础开发ASSP，并且努力为用户提供最完善的应用技术服务和软件开发环境，使得瑞萨科技在中国MCU市场的份额进一步扩大。在当前被普遍看好的闪存MCU领域，瑞萨科技更是以累计达7亿个的出货量独占同行业第一。瑞萨拥有28个产品群、超过200种的丰富产品阵容，但在中国市场上是以Tiny家族系列产品和内置瑞萨最新存储器的QzROM为最鲜明的产品代表。 低成本、少管脚、小型封装的Tiny家族 由H8/ Tiny 系列、R8C/ Tiny 系列、M16C/ Tiny 系列和 SH/ Tiny 系列组成的Tiny家族是适用于家电、AV、PC周边、工业机器等的系统控制器。该系列是有着低成本、少管脚、小型封装等特征的瑞萨MCU品牌。从20管脚到80管脚的少管脚、小型封装产品均拥有高性能CPU和可靠的Flash存储器，并且产品的高性能周边功能模块的统一帮助客户实现了削减系统成本的目的。同时，瑞萨科技还通过提供低成本的开发工具、通用周边机器的统一、Web上的技术支持，以及Simple OS、中间件的支持保证了系列产品之间的兼容性。 就产品而言，以R8C/ Tiny 系列为例，其产品特性很鲜明地体现在低功耗、高速运作（最大工作频率可达到20MHz）、低成本闪存内置MCU、高性能周边模块内置、丰富的应用技术信息提供上。并且，R8C/ Tiny 系列还能够为用户提供在线仿真器、CPU板等低成本的开发环境。 内置瑞萨最新存储器的QzROM QzROM单片机是瑞萨采用了细微化工艺的PROM技术的可编程存储器。 QzROM 中的“Q”就是Quick（及时出货），“z”就是Easy（简单编程），所以QzROM最鲜明的产品特性也就集中体现在缩短出货周期和简单编程上。而对QzROM最形象的描述是它实现了Mask ROM的成本、Flash ROM般的使用便利性。由于QzROM添加了高附加值功能，并可将同一单片机作为开发用产品（即程序未写入品）和量产用产品（即程序写入品），从而可省略以前必需的，对Mask ROM版样品的测试。这样从ROM受理到出货时间的缩短，使得程序评价时间可相对延长，可以有更充分的调试和评价时间，可确保其程序的高质量
目录 1.第一章绪论 1.1循迹小车的发展现状 1.2 选题意义 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 1.3.2设计思路 2.第二章硬件部分简介 2.1 具体方案论证与设计 2.2 主控芯片的简介 2.2.1 光电反射式传感器（ST178） 2.2.2低功率低失调双比较器LM393 3.第三章光电循迹小车的原理 3.1原理 3.2 传感器电路 3.2.1红外反射式光电传感器原理 3.2.2黑线检测电路
3.3核心控制电路 3.3.1模数转换电路（比较器电路） 3.3.2数字逻辑电路 3.4驱动电路 3.5 拓展功能“防撞” 3.6PCB制板 3.7作品展示 3.8原件清单 4.第四章结论 5.参考文献 6.课程设计心得
绪论 1.1循迹小车发展现状与趋势 智能汽车作为一种智能化的交通工具，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。寻迹小车可以看作是缩小化的智能汽车，它实现的基本功能是沿着指定轨道自动寻迹行驶。就目前智能小车发展趋势而言：相比价格昂贵、体积大、数据处理复杂
的传感器CCD反射式光电传感器以其价格适中、体积小、数据处理方便等更具有发展优势。 1.2 选题意义 汽车电子迅猛发展，智能车产生和不断探索并服务于人类的趋势将不可阻挡。智能车的研究将会给汽车这个产生了一百多年的交通工具带来巨大的科技变革。人们在行驶汽车时，不再只在乎它的速度和效率，更多是注重驾驶时的安全性，舒适性，环保节能性和智能性等。各国科学家和汽车工作人员以及汽车爱好者都在致力于智能车的研究，研究的成果有很多都已应用于人们的日常生活生产之中，例如在2005年1月美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星探测器实质上都是装备先进的智能车辆。因此，研究智能车的实际意义和取得的价值都非常重大。本课题利用传感器识别路径，将赛道信息进行识别处理，利用主控芯片控制小车的行进进而完成循迹。 1.3本设计的工作 1.3.1设计要求 要求：设计并制作一个简易光电智能循迹电动车，其行驶路线示意图如图1-1：（其中粗黑些为光电寻迹线）要求智能循迹小车从起点出发，沿粗黑色引导线到达终点后立即停车但行驶全程行驶时间不能大于90s。
1 12 23 34 45 56 67 78 8 D D C C B B A A 1* * 3* * 2014/1/323:07:28G:\PCBxuhy\onePCB\MCF52255.SchDoc Title Size: Number:Date:File:Revision:Sheet of Time:A3 MCU GND 1 23456789 SWITCH VCC-3.310K 1 234567816 1514131211109 SW SW DIP-8 GPT3 GND AN3/AO AN4/AO VCC-3.3 OUT0 AN5/AO ANB1/ACCZ ANB1/ACCZ CLK1 SI1 AN3/AO 1 2345 TUOLUOYI CLK2SI2 AN4/AO 12345 CCD2 CLK2SI2 AN5/AO 123 GUANG1 12 3 GUANG2 GND GND VCC-3.3 VCC-3.3 JS GPT3VCC-3.3 VCC-3.3 VCC-3.3 ANB0 ANB2OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7VCC-3.3ANB0ANB2SW0 SW1 SW2 SW3 SW4SW5 SW6 SW7IO1IO2IO3 IO4 IO5IO6IO7 IO0PWM1 PWM3 V D D 32 TIN0/TC0/PWM013TIN1/TC1/PWM216UCTS0/UA3 17UTXD0/UA020 URXD0/UA119URTS0/UA222TIN3/TC3/PWM6 21 PCS3/QS6 24PCS2/QS523QSDI/QS126QSDO/QS0 25SCK/QS228PCS0/QS327SCL/AS0 30SDA/AS1 29 V S S 63UCTS1/UB361UTXD1/UB060URXD1/UB159URTS1/UB258TIN2/TC2/PWM457AN056AN155AN254AN353ICOC3/TA3/PWM762AN7 52 AN651AN550AN449USB_DM/XX 48USB_DP/XX 47 ICOC0/TA0/PWM146ICOC1/TA1/PWM345ICOC2/TA2/PWM544IRQ7/NQ7 43UCTS2/UC3 42URTS2/UC241V S S 64UTXD2/UC040URXD2/UC139IRQ1/NQ1 38FCRS/TI137FCOLTI036 FTXD3/TJ535FTXD2/TJ434FTXD1/TJ333FTXD0/TJ22FTXEN/TJ61FTXCLK/TJ14FTXER/TJ7 3FRXER/TJ06FRXCLK/TI25FRXDVTI78FRXD0/TI37FRXD1/TI410V D D 31 FRXD2/TI59FRXD3/TI612IRQ5/NQ5 11IRQ3/NQ3 14M C F 52259 S y s t e m REXTAL/XX 15RXTAL/XX 18 *MCU 1 2345 BLUET GND VCC-3.3TX0RX0 TX0RX0CLK1 SI1 CLK2 SI2PWM0PWM2IO0IO1IO2IO3IO4IO5IO6IO71 2345678 TJIO TJ0TJ1TJ2TJ3TJ4TJ5TJ6TJ7TJ0 TJ1TJ2TJ3TJ4TJ5TJ6TJ7 SW0SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW71 23456789 10CCD01 D0D1D2 D3 D4D5 D6 D7 4.7K S0 4.7K S1 4.7K S2 4.7K S3 4.7K S4 4.7K S5 4.7K S6 4.7K S7CCD 光电编码器 8个I O 口 拨码开关 陀螺仪 I O 口&&蓝牙 张哲鑫--主控板及外设 广科大
现在我们借助电磁组用的20KHZ的信号发生器看看能学到些什么。 信号发生器分三个部分组成，20K信号发生器、功率输出部分（功率输出可以采用多种方式，我们在这里只讨论用分立元件组成的H桥）、恒流源部分。20K信号的发生有多种方式，可以使用单片机也可以使用555还可以使用其他的振荡电路（教材上有详细的介绍）。下面我们主要讨论一下H桥和恒流控制。 这是一个H桥功率输出+恒流电路，现在我们把它拆分成两部分来看。首先是H桥的主体如下图所示。 这是上臂由PNP三极管和下臂由NPN三极管构成的H桥。其原理是在三极管工作在关闭和饱和两种状态的基础下，当控制Q1和Q4导通并且另外两只三极管截至的情况下电流会从负载（RL）的左侧流向右侧（红线方向）；同理当Q2和Q3导通Q1和Q4截至的时候电流会从负载的右侧流向左侧（绿线方向）。 让NPN三极管工作在饱和的状态（当开关使）只要使其基极电流足够大就可以了（不可太大会烧坏管子的），当Vbe大于导通电压时集电极和发射极导通。一般NPN三极管当开关使的电路如下图所示。 与NPN三极管不同的是PNP三极管的Vbe为负压时（电流从发射极流向基极）发射极和集电极导通。一般PNP三极管当开关使的电路如下图所示。
通过观察这两个开关电路可以发现NPN三极管开关电路的负载比三极管更靠近电源正极，而PNP三极管开关电路的负载比三极管更靠近地。为什么要这么做呢，如果放反了会怎么样呢，以NPN三极管为例。 我们都知道NPN三极管正常工作时发射极电位是小于基极电位的，所以上图电路中的三极管是工作在放大状态下的。这个电路的好处在于基极电流很小（输入阻抗很大），基极电流近似等于（基极电压-导通电压）/负载电阻/β。在共集放大电路（在学习共集放大电路的时候不妨也顺便看看共基放大电路）和推挽电路中会看到它的身影。这个电路稍微改造一下就变成了一个最简单的（之一吧）恒流源。 流过负载电阻RL的电流近似恒定为（Vref-导通电压）/Rfb。那么这个电路是如何恒流的呢，反馈电阻Rfb（在这里就不叫负载电阻了）是关键。我们都知道在RL在一定范围内变化时（这点很重要，RL如果太大下文就不成立了）三极管的集电极电流=基极电流*β，集电极电流与RL无关，但是β会随着三极管工作产生的热量变化，所以β值的变化是恒流最大的敌人。好在这里有Rfb，当β增大时集电极电流增大即流过Rfb的电流就会增大所以导致三极管发射极电压升高，进而导致基极电流变小使集电极电流稳定下来。这就是所谓的负反馈。可以把这个电路抽象成一个串接在主回路上的可调电阻器。
第一章产品背景 1.1社会背景 近年来，我国国民经济在新常态下保持平稳运行，呈现出增长平稳、结构优化、质量提升、民生改善的良好态势。统计局数据显示，初步核算，2014年国内生产总值636463亿元，人均GDP约为7485美元。 随着社会的快速发展，人均GDP的稳步增长，居民对于汽车刚性需求日益强劲。自2012年以来汽车流通规模不断扩大，新车销量连续四年全球排名第一。截止2014年我国汽车保有量为1.3亿辆，平均10人拥有1辆汽车。而随着我国城镇化推进和人口大城市化趋向凸显，以及新农村建设，城乡汽车需求量仍将继续增长。 2.2市场背景 2013年，中国汽车市场年销量超过2000万辆，有近百个汽车品牌，500多个汽车产品，分别是美国的2.1倍和1.8倍。毫无疑问，中国不但是全球最大的汽车市场，也是全球竞争最为激烈的汽车市场。 然而，随着互联网在中国的发展，中国消费者对汽车智能互联的需求，电商发展对传统汽车营销模式的冲击以及能源危机、环境危机对汽车传统动力形式的挑战，汽车业将迎来一次行业性的变革——智能化、互联网技术发展正在改变汽车产品以及汽车行业的格局，继“iPhone”、“iPad”之后，“iCar”也会成为现实。这种变革，对所有的汽车企业来说，既是挑战，也是机遇。 智能汽车是在传统汽车基础之上，通过计算机技术、互联网技术、现代传感、信息融合、通信、人工智能、以及传感器等技术，在汽车上实现娱乐功能、互联功能、物联功能，集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能车的研究起始于二十世纪七十年代，到八十年代主要从事智能汽车研究通信、控制等科学技术的飞速发展，对智能车的研究也加速至一个新的阶段，而我国对智能汽车的研究起步较晚，技术相对落后。 根据公众对汽车智能化的意见调查，结果显示，仅有7.24%的受访者表示，汽车智能化只是增强车辆以及品牌在市场的竞争力和附加值，会更多地在高端车型上出现。而超过90%的受访者表示，智能化在未来汽车发展中将占据重要的地位。其中，51.02%的受访者认为，智能化会成为汽车在继节能、安全、环保之后新的发展趋势。另外，还有23.73%受访者表示，所有档次车辆均会配置相应的智能化设备，并成为必需的配置。 目前对智能汽车的研究已成为汽车行业的一大热点，智能汽车以其无可匹敌的安全性、舒适性、环保性等诸多优势必将成为未来汽车市场的霸主，谁能在智能车研究应用领域掌握
飞思卡尔智能车电磁组程序员成长之路 1.飞思卡尔智能车小车入门 智能汽车电磁组简介： 第五届全国大学“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛新增加了“电磁组”。根据比赛技术 要求，电磁组竞赛，需要选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz 交 变电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比 赛技术要求的 20KHz 的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。同时参赛选手需要自行设 计合适的电磁传感器来检测赛道信息完成智能寻迹功能。 智能车制作是一个涵盖电子、电气、机械、控制等多个领域和学科的科技创新活动。简单点来说可以将其分为硬件电路（包括电源、MUC 控制部分、电机驱动、传感器）、机械、算法三方面的设计。电磁组在机械方面可以参照光电组的设计方案，这里不再赘述。本设计指导只讲述20KHZ 电源、电磁传感器设计方案以及部分算法。 智能车对单片机模块需求： 飞思卡尔单片机资源：
智能车涉及到IO模块，中断模块，PWM模块，DMA模块，AD模块等。在车模调试中还有必须的模块。如SCI模块、定时器模块，SPI模块等。其中还涉及到一些算法和数据的存储和搬移。一个好程序框架对智能车的制作过程中会达到事半功倍的效果。但是就智能车这样系统来说，如果完全专门移植一个操作系统或者写一个程序的bootload，感觉有一些本末倒置，如果有成熟的，可以借用的，那样会比较好。 2．电磁传感器的使用 20KHz电源参考设计方案： 电源技术指标要求： 根据官网关于电磁组赛道说明，20KHz 电源技术要求如下： 1.驱动赛道中心线下铺设的 0.1-0.3mm 直径的漆包线； 2.频率围：20K±2K； 3.电流围：50-150mA； 图 2.1 是赛道起跑区示意图，在中心 线铺设有漆包线。 首先分析赛道铺设铜线的电抗，从而得 到电源输出的电压围。我们按照普通的练习 赛道总长度 50m，使用直径 0.2mm 漆包线。在30 摄氏度下，铜线的电阻率大约为 0.0185 欧姆平方毫米/米。计算可以得到中心线的电阻大约为 29.4 欧姆。 按照导线电感量计算机公式： 其中 l, d 的单位均为 cm。可以计算出直径为 0.2mm，长度 50 米的铜线电感量为131 微亨。对应 20KHz 下，感抗约为 16.5 欧姆。
基于光电传感器自动循迹 小车设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
摘要 制作自动寻迹小车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。为了使小车能够快速稳定的行驶，设计制作了小车控制系统。在整个小车控制系统中，如何准确地识别路径及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。 由于此小车能够自动寻迹,加速,减速.故又被称作为智能车.本智能车控制系统设计以MC9S12XS128微控制器为核心，通过两排光电传感器检测小车的位置和运动方向来获取轨道信息，根据轨道信息判断出相应的轨道类型，并分配不同的速度给硬件电路加以控制，完成了在变负荷条件下对速度的快速稳定调节。红外对射传感器用于检测智能车的速度，以脉宽调制控制方式（PWM）控制电机和舵机以达到控制智能车的行驶速度和偏转方向。 软件是在CodeWarrior 的环境下用C语言编写的，用PID控制算法调节驱动电机的转速和舵机的方向，完成对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。智能车能够准确迅速地识别特定的轨道，并沿着引导线以较高的速度稳定行驶。 整个智能车系统涉及车模机械结构的改装、传感器电路设计及控制算法等多个方面。经过多次反复的测试，最终确定了现有的智能车模型和各项控制参数。 关键词： MC9S12XS128；PID；PWM；光电传感器；智能车
ABSTRACT Making automatic tracing car involved the professional knowledge including control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. Because this car can automatic tracing, accelerate, slowing down. So it is also known as intelligent car this intelligent vehicle control system design take the MC9S12XS128 micro controller as a core, examines car's position and the heading through two row of photoelectric sensors gains the racecourse information, judges the corresponding racecourse type according to the racecourse information, and assigned the different speed to control for the hardware circuit, has completed in changes under the load condition to the speed fast stable adjustment. The infrared correlation sensor uses in examining the intelligent vehicle's speed, (PWM) controls the electrical machinery and the servo by the pulse-duration modulation control mode achieves the control intelligence vehicle's moving velocity and the deflection direction. The software is under the CodeWarrior environment with the C language compilation, actuates electrical machinery's rotational speed and servo's direction with the PID control algorithm adjustment, completes to the model vehicle velocity of movement and the heading closed-loop control. The intelligent vehicle can distinguish the specific racecourse rapidly accurately, and along inlet line by the high speed control travel. The entire intelligent vehicle system involves the vehicle mold mechanism the re-equipping, the sensor circuit design and the control algorithm and so on many aspects. After the repeated test, has determined the existing intelligent vehicle model and each controlled variable finally many times. Keywords： MC9S12XS128; PID；PWM；photoelectric sensor; smart car
飞思卡尔智能车比赛电磁组路径检测设计方案电磁组竞赛车模 路径检测设计参考方案 (竞赛秘书处 2010-1，版本 1.0) 一、前言 第五届全国大学生智能汽车竞赛新增加了电磁组比赛。竞赛车模需要能够通 过自动识别赛道中心线位置处由通有 100mA 交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测。除此之外在赛道的起跑线处还有永磁铁标志起跑线的位置。具体要求请参阅《第五届智能汽车竞赛细则》技术文档。 本文给出了一种简便的交变磁场的检测方案，目的是使得部分初次参加比赛 的队伍能够尽快有一个设计方案，开始制作和调试自己的车模。本方案通过微型车模实际运行，证明了它的可行性。微型车模运行录像参见竞赛网站上视频文件。 二、设计原理 1、导线周围的电磁场 根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能汽车 竞赛使用路径导航的交流电流频率为 20kHz，产生的电磁波属于甚低频(VLF) 电磁波。甚低频频率范围处于工频和低频电磁破中间，为 3kHz,30kHz，波长为 100km,10km。如下图所示: 图 1:电流周围的电磁场示意图
导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。通过检测相应的电磁场的强度 和方向可以反过来获得距离导线的空间位置，这正是我们进行电磁导航的目的。 由于赛道导航电线和小车尺寸 l 远远小于电磁波的波长，，电磁场辐射能量很小(如果天线的长度 l 远小于电磁波长，在施加交变电压后，电磁波辐射功率正比于天线长度的四次方)，所以能够感应到电磁波的能量非常小。为此，我们将导线周围变化的磁场近似缓变的磁场，按照检测静态磁场的方法获取导线周围的磁场分布，从而进行位置检测。 由毕奥-萨伐尔定律知:通有稳恒电流 I 长度为 L 的直导线周围会产生磁场，距离导线距离为 r 处 P 点的磁感应强度为: 图 2 sin直线电流的磁场 , d, ,(0 , 4 10, 7 TmA 1 ) B , ，， cos,1 2 ，。 (1) ,1 4 r 由此得: B , cos, 4 r 4 r
第十届全国大学生“飞思卡尔”杯华 北赛 智能汽车竞赛 技术报告 目录 目录 (11) 第一章方案设计 (11) 1.1系统总体方案的选定 (11) 1.2系统总体方案的设计 (11) 1.3 小结 (22) 第二章智能汽车机械结构调整与优化 (33) 2.1智能汽车车体机械建模 (33) 2.2 智能汽车传感器的安装 (44) 2.2.1速度传感器的安装 (44) 1 / 26
2.2.2 线形CCD的安装 (55) 2.2.3车模倾角传感器 (55) 2.3重心高度调整 (55) 2.3.1 电路板的安装 (66) 2.3.2 电池安放 (66) 2.4 其他机械结构的调整 (66) 2.5 小结 (66) 第三章智能汽车硬件电路设计 (77) 3.1主控板设计 (77) 3.1.1电源管理模块 (77) 3.1.2 电机驱动模块 (88) 3.1.3 接口模块 (99) 3.2智能汽车传感器 (1010) 3.2.1 线性CCD传感器 (1010) 3.2.2 陀螺仪 (1010) 3.2.3 加速度传感器 ............................ 错误!未定义书签。错误!未定义书签。 3.2.3 编码器 (1111) 3.3 键盘，数码管....................................... 错误!未定义书签。错误!未定义书签。 3.4液晶屏 (1212) 3.5 小结 (1212) 第四章智能汽车控制软件设计 (1313) 4.1线性CCD传感器路径精确识别技术 (1313) 4.1.1新型传感器路径识别状态分析 (1414)
void main(void) { while(1) { AD_GetValue(); //获得传感器AD值Cal_PostitionA(); //获得？ if(SenA!=50) { Delayms(500); break; } Delayms(50); SenA=50; } #include
瑞萨电子MCU在华“单飞”，三年千款新品更懂中国 长久以来，日系半导体公司总是让人又爱又恨：他们出色的技术、优异的性能无不令人垂涎，而他们保守的运作方式、迟缓的反应速度又每每让人恨得牙痒——这种因为决策周期过长带来的弊端，在08年金融危机之后市场剧烈震荡时表现得尤为明显。而现在，瑞萨电子决定改变这一切。 “从10月起我们把面向中国MCU市场的决策权从日本总部转移到了中国，今后研发什么产品、如何生产、与谁合作都由瑞萨中国自己说了算。可以说，以后我们就是一家彻头彻尾的本地MCU供应商了。” 日前在瑞萨电子中国MCU业务全新战略新闻发布会上，瑞萨电子大中华区MCU产品中心总监邱荣丰公布了这一振奋人心的消息。 瑞萨电子大中国区MCU产品中心总监邱荣丰先生 从“世界工厂”到“中国市场” 瑞萨电子之所以做出这一重大改变，主要是为了顺应中国市场的角色变化。在过去很长一段时间里，中国一直是以“世界工厂”的角色活跃在世界舞台上，瑞萨电子中国MCU业务更多的精力也是用于支持在中国设有制造网点的跨国制造商，而近几年，随着经济的高速发展，加上政府强有力的政策推动，中国已成为全球最大的电子设备制造与消费市场, 瑞萨电子也面对越来越多来自中小型本地制造商的需求。 “我们看到，已经有越来越多的中国本地设计公司参与到产品的设计中来，他们对半导体产品的需求更加多样化、细分化、专业化，这就要求我们更快速、更准确地把握急剧变化的市场需求，并以最快的速度研发出满足中国市场客户需求的产品，而本地化MC U业务体制无疑将使决策过程更加快速。”邱荣丰说，“打个比方，比如说现在我找到一个新的领域，这个新的领域在中国有自己的特点，10月之前如果说我想要求一个新产品的话，需要提交到日本总部，日本要考虑到全球的要求，而新决策实施之后，如果中国自己判断这个市场可以做，我们马上就做，而且生产、设计、产品、推广全部是一个部门，这样时间会缩短很多。这是新决策实施前后最大的不同。” 瑞萨电子高级副总裁水垣重生也表示：“强化中国MCU部门机能、体制，使其拥有相当于事业部的同等职能权限，这样就能保证在对应中国本地需求时的快速与实时性。像这样将决策权直接放在海外，在瑞萨电子还是第一次”。 瑞萨电子期望强化后的大中国区MCU产品中心能加速推动瑞萨电子MCU业务进一步深入扎根飞速发展的中国市场，并通过中国本地管理人员对市场的理解和判断将适合于中国市场的产品更快速更广泛地推向中国市场。同时，瑞萨电子也希望能以最重要的中国市场带动海外销售，使瑞萨电子MCU业务的在日本以外市场的销售从目前的50%提高到60%。这也是瑞萨电子于7月底推出的“百日计划”中的重要方针之一。 三管齐下实现“本地化”转型 具体而言，瑞萨电子未来会从三个方面强化中国MCU业务的本地化：首先，是实现生产本地化。邱荣丰指出，过去瑞萨电子一直强调“High Quality”，但是中国市场有其自身鲜明的发展特点，例如本地制造商倾向于选择供
智能车制作 F R E E S C A L E 学院：信息工程学院 班级：电气工程及其自动化132 学号：6101113078 姓名：李瑞欣 目录： 1. 整体概述 2．单片机介绍 3．C语言 4．智能车队的三个组 5．我对这门课的建议
一、整体概述 智能车的制作过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作。内容涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科多专业。 下面是一个智能车的模块分布： 总的来说智能车有六大模块：信号输入模块、控制输出模块、数据处理模块、信息显示模块、信息发送模块、异常处理模块。 1、信号输入模块： 智能车通过传感器获知赛道上的路况信息（直道，弯道，山坡，障碍物等），同时也通过传感器获取智能车自身的信息（车速，电磁电量等）。这些数据构成了智能车软件系统（大脑）的信息来源，软件系统依靠这些数据，改变智能车的运行状态，保证其在最短的时间内按照规定跑完整个赛道。 2、控制输出模块： 智能车在赛道上依靠转向机构（舵机）和动力机构（电机）来控制运行状态，这也是智能车最主要的模块，这个模块的好坏直接决定了你的比赛成绩。 电机和舵机都是通过PWM控制的，因此我们的软件系统需要根据已有的信息进行分析计算得到一个合适的输出数据（占空比）来控制电机和舵机。 3数据处理模块： 主要是对电感、编码器、干簧管的数据处理。信号输入模块得到的数据非常原始，有杂波。基本上是不能直接用来计算的。因此需要有信号处理模块对采集的数据进行处理，得到可用的数据。 4信息显示模块： 智能车调试过程中，用显示器来显示智能车的部分信息，判断智能车是否正常运行。正式比赛过程中可关闭。主流的显示器有:Nokia 5110 ,OLED模块等，需要进行驱动移植。