飞思卡尔智能车电源模块论文
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2024年飞思卡尔智能车总结关于飞思____智能车轨迹追踪竞赛飞思____智能车竞赛,由飞思____公司赞助,是一项全国本科院校共同参与的科技竞赛活动。
今年,安徽省有幸成为第____届省级赛区,我们专科院校也有幸参与其中。
基于专业的匹配,我们系在本专业中选拔了一些同学,我非常荣幸能与我的团队并肩合作。
由于我们学校初次参加,缺乏经验,指导老师正与我们一起逐步探索解决方案。
我们选择使用B型车进行光电寻迹任务。
根据任务需求,老师将其划分为几个关键模块(寻迹模块、电源模块、驱动模块、测速模块),我负责的是寻迹模块的构建。
起初,对于黑白寻迹,我仅感到“神秘”。
通过查阅资料和老师的指导,我理解了其寻迹原理。
这主要基于黑白颜色对光的反射差异(白色完全反射,黑色完全吸收)来识别黑白线。
由于我们之前未接触过传感器知识,对此领域略感模糊,因此我专门投入时间学习传感器,理解了其在电路中的功能。
接下来,我们面临材料选择的挑战,市场上的光电管种类繁多,各校使用的也不尽相同。
我们需要找到一款适合我们车辆的光电管。
我最初在网上找到一些电路图,并购买了一些光电管进行焊接,但结果并未达到预期。
我一度认为问题出在光电管上,但即使更换为光电发射与接收一体管,问题仍未解决。
在一段时间的停滞和反复试验后,我尝试调整了与接收管串联的电阻值(从10k改为100k),意外地提高了接收距离,达到十几厘米。
这仍不理想,因为为了防止光电管之间的相互影响,每个光电管都需要加上套管,而我们购买的光电管无法满足这一要求。
经过深入研究,查阅资料,以及反复实验,我们最终选择了____公司的光电管(型号)。
我想强调的是,他人的经验可以作为参考,但不一定适用于我们自身,就像我之前选择的光电管电路图,可能在某些情况下适用,但在我们的特定需求下并不理想。
在探索阶段,逐步实验始终是至关重要的。
确定光电管后,我们进入了电路焊接阶段。
我们借鉴了其他学校的经验,初步决定使用____来配置光电管。
基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用毕业设计 (论文)专业通信工程班级10级1班学生姓名刘新学号10205040117课题基于飞思卡尔单片机的智能小车设计与应用---主监控程序和行使操纵程序的设计指导教师夏巍2021年6月1日摘要本文要紧是以全国大学生〝飞思卡尔〞杯智能小车竞赛为背景的一项课题研究。
本次课题研究要紧采纳利用飞思卡尔公司的32位单片机MPC5604MINI作为核心操纵单元,用CCD进行对道路信息的采集,用编码器对小车速度进行检测,使用7.2V锂电池进行供电,并用MPC5604MINI产生PWM波操纵电机模块和舵机模块,从而达到操纵小车的速度和转向。
本文要紧介绍主监控程序和行驶操纵程序的编写,确实是编写程序让小车各个部分和谐工作,让小车行驶并能够实现转向。
关键词:智能小车;MPC5604MINI;主控电路;行驶操纵。
AbstractThis article is based on National College "Freescale Cup" smart car competition as a research background.The research mainly uses Freescale's 32-bit singlechip as the core control unit MPC5604MINI,and Carried out on the road with a CCD information collection, and use encoder to detect the speed of the car, using a 7.2V lithium battery-powered and used to generate PWM wave MPC5604MINI module and servo motor control module, so as to control the car's speed and steering.This paper describes the preparation of the master control procedures and driving control program, is to write the program so that the coordination of the various parts of the car, so the car driving and steering can be achieved.Keywords: Smart car;MPC5604MINI;Control circuit;Driving control.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1引言 01.1课题研究意义 01.2 智能小车国内外概况 01.2.1 国内研究概况 01.2.2 国外研究概况 (2)1.3 智能小车进展前景 (2)2 系统设计及方案论证 (3)2.1 系统设计要求 (3)2.2 系统设计方案 (2)2.2.1 主控芯片的选定 (3)2.2.2 传感器模块 (5)2.2.3 测速传感器模块 (5)2.2.4 转向舵机模块 (6)2.2.5电机驱动模块 (6)2.2.6国内外概况 (6)3系统硬件电路介绍 (8)3.1 主控芯片电路 (8)3.2 速度检测电路 (8)3.3 电机驱动电路 (8)3.4 舵机驱动电路 (9)3.5 拨码开关电路 (9)4 软件设计 (9)4.1软件流程 (10)4.1.1程序流程图 (10)4.1.2 程序流程图介绍 (10)4.2 CodeWarrior介绍 (11)4.2.1 CodeWarrior简介....................... 错误!未定义书签。
毕业设计说明书(论文)中文摘要“飞思卡尔”智能车在后期调试过程中,需要不断的更改程序中的速度和舵机偏转的角度,其工作量很大,也极其繁琐,浪费了大量的时间。
比赛时,由于比赛场景,赛道尺寸,难易度等因素都是未知,同时规则要求比赛前不能更改智能车中的程序。
因此,为了后期调试过程中提高效率,比赛时能及时更改比赛策略,将在智能车上安装辅助设备。
本文为解决人机交互问题采用液晶显示模块显示智能车信息,拨码开关和键盘调整程序参数和选择策略,无线监测模块和上位机检测软件对车实时运行时的数据进行监测和存储等手段。
经过研究与分析,并进行了比较,最终选定nokia5110 LCD液晶显示模块,拨码快关与键盘,无线模块与上位机软件作为智能车的辅助设备,设计了接口电路,编写了程序。
通过比赛,智能车的辅助设备得到了很好地利用,不仅为调试节约了大量时间,而且及时修改比赛策略,大大提高了比赛成绩。
关键词:飞思卡尔;液晶;键盘;拨码开关;无线—I—毕业设计说明书(论文)外文摘要Title Freescale Intelligent Vehicle AuxiliaryEquipment Design And ImplementationAbstractFreescale Smart Car in the post-commissioning process, the need to constantly change the program's speed and steering gear deflection angle, their workload, but also extremely cumbersome, wasting a lot of time. The game, due to the competition scene, the track size, degree of difficulty and other factors are unknown, the rule requires that before the game can not change the procedures in the smart car. Therefore, in order to improve efficiency in the post-commissioning process, the game in a timely manner to change the game strategy and auxiliary equipment will be installed in the smart car.LCD module to display the smart car information to solve the problem of human-computer interaction, the DIP switch and keyboard to adjust the program parameters and selection strategies, wireless monitoring module and the host computer detection software on the vehicle run-time data monitoring and storage means. Research and analysis, and compared with the final selection of nokia5110 LCD LCD module DIP fast off the keyboard, wireless module and the host computer software as the auxiliary equipment of the smart car, the design of the interface circuit, write a program.Through the game, the auxiliary equipment of the smart car to good use, saving a lot of time not only for debugging, and in a timely manner to modify the game strategy, greatly improving the competition results. Keywords: Freescale;LCD ;Keyboard ;DIP switch;Wireless目录目录毕业设计说明书(论文)中文摘要 (I)毕业设计说明书(论文)外文摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1飞思卡尔简介 (1)1.2飞思卡尔智能车竞赛国内外现状 (1)1.2.1飞思卡尔智能车竞赛国外现状 (1)1.2.2 国内智能车竞赛现状 (2)1.3飞思卡尔智能车辅助设备研究的背景及意义 (4)第二章飞思卡尔智能车系统分析 (6)2.1光电组智能车系统分析 (6)2.2摄像头组智能车系统分析 (7)2.3电磁组智能车系统分析 (8)2.4三组智能车总体分析 (9)第三章飞思卡尔智能车辅助设备的设计 (10)3.1显示模块 (10)3.1.1液晶模块简述 (10)3.1.2液晶模块主要参数 (10)3.1.3飞思卡尔智能车显示模块的比较与选择 (11)3.1.4 飞思卡尔智能车显示模块的使用 (12)3.2输入设备 (14)3.2.1矩阵键盘与拨码开关简述 (14)3.2.2矩阵键盘与拨码开关的结构与工作原理 (14)3.2.4飞思卡尔智能车输入设备的使用 (16)3.3在线监测设备 (18)3.3.1在线监测设备简述 (18)3.3.2在线监测设备种类种类 (20)3.3.3飞思卡尔智能车在线监测设备的比较与选择 (21)3.3.4 飞思卡尔智能车在线监测设备的使用 (22)第四章飞思卡尔智能车辅助设备在线调试 (24)4.1飞思卡尔智能车显示模块在线调试 (24)4.2飞思卡尔智能车在线监测模块在线调试 (24)—III—东北电力大学信息工程学院毕业论文结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)绪论第一章绪论1.1飞思卡尔简介飞思卡尔(Freescale Semiconductor)是全球领先的半导体公司,为规模庞大、增长迅速的市场提供嵌入式处理产品和连接产品。
文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文(设计)题目基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计专业班级 09自动化1班学号学生昆鹏指导教师雷俊红设计所在单位文理学院2013 年 5 月文理学院本科毕业设计(论文)指导教师评分表文理学院本科毕业设计(论文)评阅教师评分表文理学院本科毕业设计(论文)答辩记录注:1、毕业论文成绩=指导教师成绩×40%+评阅教师成绩×20%+答辩成绩×40%;2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。
3、论文等级分优秀(≥90分)、良好(80~89分)、中等(70~79分)、及格(60~69分)、不及格(<60分)。
基于微控制器k60的光电智能车控制软件设计摘要:全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛要求在规定的汽车模型平台上,使用飞思卡尔半导体公司的微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动模块以及编写相应控制程序,制作完成一个能够自主识别道路的模型汽车。
在本次控制软件设计中,为了实现车模直立行走,将车模直立行走主要的控制算法集中起来,形成控制算法总框图。
根据选用的传感器等硬件方面的条件,需要采集的信号有:陀螺仪信号;加速度计信号;电机转速脉冲信号;传感器CCD信号。
控制车模电机转动需要进行的控制环节有:车模直立控制,使用车模倾角的PD(比例微分)控制;车模速度控制,使用PI(比例积分)控制;车模方向控制,使用P(比例)控制。
通过控制软件的设计使车模达到了预期中直立行走的目的。
关键词:Freescale 智能车 CCD 陀螺仪加速度器The design of control software of photoelectricintelligent vehicle controller based on K60Abstract:The National College " Freescale " cup competition for intelligent vehicle demands that we should made complete an independent identification of road model cars in the platform of vehicle model on the regulations micro controller using Freescale Semiconductor microinstruction as the core control module, by increasing the road sensors, motor drive module and the preparation of the corresponding control procedures.In the control software design, in order to achieve the walking model, we.concentrate the main control algorithm for the car walk upright to,form the control algorithm block diagram. According to the sensor hardware conditions, we need acquire the signal that: the gyro signal; accelerometer signal; the motor speed sensor pulse signal; CCD signal. What we need the motor rotation control links to control the rotation of models are: by using the model angle erect, PD (proportional differential) control to realize the upright or model control;by using the PI (proportional integral) control to realize the car speed control; by using the P (proportional) control to realize the vehicle direction control. Through the design of control software of the model to achieve the desired purpose of walking upright.Key words:Freescale smart car CCD gyro accelerometer目录第1章绪论 (1)1.1 智能车发展历史 (1)1.2 智能车研究前景 (1)1.3 本课题主要研究问题 (1)第2章车模直立行走的原理 (3)2.1车模直立控制 (3)2.2 车模速度控制 (6)2.3 车模方向控制 (8)2.4 车模倾角测量 (9)第3章车模控制算法设计 (14)3.1控制算法 (14)3.1.1PID控制 (14)3.1.2 模糊控制 (15)3.2 总结 (16)3.2.1车模直立PD控制 (16)3.2.2 车模速度PI 控制 (17)3.2.3 车模方向P控制 (18)第4章软件系统设计及实现 (20)结束语 (24)致 (25)附录A:部分程序源代码 (27)附录B: Single-chip Microcomputer (40)第1章绪论1.1 智能车发展历史智能小车系统是迷你版的智能汽车,二者在信息提取,信息处理,控制策略及系统搭建上有很多相似之处,可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台,推动智能汽车的发展。
关于智能车电源管理模块设计作者:李闯来源:《科学家》2015年第09期摘要本文以全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛为背景。
设计、控制平台主要包括电源管理模块和电机驱动模块,并提出一套可行的设计方案。
关键词智能汽车竞赛;电源管理模块;电机驱动模块中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2015)09-0032-02全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨,鼓励创新的一项科技竞赛。
以飞思卡尔半导体公司的微处理器为核心,通过自主设计传感器、电源管理模块、电机驱动模块和编写控制程序,制作一个能按照比赛规则自动识别赛道完成比赛的模型汽车。
硬件是智能车的基础,其影响着车模系统稳定性。
基于此,本文主要提出一套电源管理模块、电机驱动模块的可行设计方案。
1 电源管理模块根据调整管的工作状态,直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源通过采样、反馈等方式来控制调整管的导通程度,其输出电压文波比较小、工作噪声小、反应速度快;调整管工作在放大状态,效率比较低,发热量大。
在开关稳压电源中,开关管工作饱和或者截止状态,对应开、关两个状态;效率高,功耗小,存在比较严重的开关干扰。
电源管理模块为车模系统的各个模块供电,其供电稳定性是车模稳定运行的基础。
在设计中,不仅要考虑各个模块的正常工作电压、电流,还要做好各个模块的隔离,减小模块之间的噪声干扰。
总的来说,通过三端集成稳压芯片来给各个模块来供电。
竞赛中,常用的电源有串联型线性稳压电源(LM2941、TPS系列等)和开关型稳压电源(LM2596、LM2575、AS1015等)两大类。
车模电源是7.2V2000mAh的镍镉可充电电池,其对车模的各个模块供电。
系统的供电示意图如图1所示,7.2V电压给不同电压的模块供电,主要的模块电压有12V、5.5V、5V和3.3V。
用电池给电机供电,将电源电压经升、降压再给其他模块供电。
飞思卡尔智能车总结范文先静下心来看几篇技术报告,可以是几个人一起看,边看边讨论,大致了解智能车制作的过程及所要完成的任务。
看完报告之后,对智能车也有了大概的了解,其实总结起来,要完成的任务也很简单,即输入模块-控制-输出。
(1)输入模块。
各种传感器(光电,电磁,摄像头),原理不同,但功能都一样,都是用来采集赛道的信息。
这里面就包含各种传感器的原理,选用,传感器电路的连接,还有传感器的____、传感器的抗干扰等等需要大家去解决的问题。
(2)控制模块。
传感器得到了我们想要的信息,进行相应的ad转换后,就把它输入到单片机中,单片机负责对信息的处理,如除噪,筛选合适的点等等,然后对不同的赛道信息做出相应的控制,这也是智能车制作过程中最为艰难的过程,要想出一个可行而又高效的算法,确实不是一件容易的事。
这里面就涉及到单片机的知识、c语言知识和一定的控制算法,有时为了更直观地动态控制,还得加入串口发送和接收程序等等。
(3)输出模块。
好的算法,只有通过实验证明才能算是真正的好算法。
经过分析控制,单片机做出了相应的判断,就得把控制信号输出给电机(控制速度)和舵机(控制方向),所以就得对电机和舵机模块进行学习和掌握,还有实现精确有效地控制,又得加入闭环控制,pid算法。
明确了任务后,也有了较为清晰的控制思路,接下来就着手弄懂每一个模块。
虽然看似简单,但实现起来非常得不容易,这里面要求掌握电路的知识,基本的机械硬件结构知识和单片机、编程等计算机知识。
最最困难的是,在做的过程中会遇到很多想得到以及想不到的事情发生,一定得细心地发现问题,并想办法解决这些问题。
兴趣是首要的,除此之外,一定要花充足的时间和精力在上面,毕竟,有付出就会有收获,最后要明确分工和规划好进度。
飞思卡尔智能车总结范文(二)飞思卡尔智能车是一种基于飞思卡尔开发的智能车模型,它通过搭载了各种传感器和处理器,可以实现自主感知、决策和行动的能力。
在设计和制造过程中,我们充分发挥了团队的协作能力和创新思维,取得了令人满意的成果。
学号_ 1109111015毕业设计课程名称基于飞思卡尔k60芯片控制下的智能汽车学生姓名院部电气工程学院专业班级 11自动化指导教师2015年5月摘要智能汽车技术是一种在无人干预的情况下自动跟踪预定轨迹,最终实现自动驾驶的高新技术。
智能车辆系统的基本功能是,利用各类传感器感知环境信息,做出控制决策,使得车辆按照期望路线行驶或到达期望目标点。
智能汽车的设计涉及计算机科学、传感器检测、多元信息融合、信息通讯、人工智能与模式识别以及自动控制等多个领域的交叉技术。
从第五届的电磁组开始到第九届比赛,电磁小车已经在智能车的赛道上奔驰了5年,从第六届取消了前瞻长度的限制,电磁车速度开始有了质的飞跃,第七届改成直立状态行走后,虽然对速度有一定的影响,但也以其独特魅力和新的技术挑战让参赛者向往不已,第八届改回四轮行进方式并采用了A车模,小车的速度再次出现大幅提升,第九届电磁组小车依然从采用四轮行进,不过组委会为电磁组添加了直角道,增加了电磁组的难度。
本文中,我们小组通过对小车设计制作整体思路、电路、算法、调试、车辆四轮定位等的介绍,详尽地阐述了我们的创意和思路,具体表现为软件的升级改进,硬件电路的删减改进以及车辆机械参数的调配,特别是对算法的改进,我们花了不少的心血,从之前的对算法的似懂非懂,到后来对程序的大打删改,我们不知道出现过多少错误,也不知道遇到多少挫折,最终写出了一套属于我们自己适合我们自己小车的程序算法。
从参赛前的校内选拔到比赛的结束,我们程方如意对遇到了很多的困难和挫折,从刚开始的浮夸到后来的急躁再到最终我们心爱的小车成功的跑起来,我们查阅了很多的相关资料,涉猎控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科,通过这次比赛,我们对我们的专业知识有了更深的认识,学到了我们从书上学习不到的知识,我们学会了团结,学会了注意细节,只有团结,抓住每一个细节,才能把事情做成功!在这次比赛中我们受到了许多人的帮助,其中最要感谢的是我们的指导老师臧大进老师,感谢您在整个比赛中对我们的指导和帮助,其次还有帮助我们的学长,以及各位同仁、网友,没有你们我们也走不到今天,再次也一一感谢!最后我要特别感谢我的两位队友,是他们把我带上了飞思卡尔智能汽车这条道路,并一路支持和帮助我一起解决各类问题,正是我们三个团结一致,精诚合作才有了我们最后的成功!谢谢你们。
第6期2020年12月机电元件ELECTROMECHANICALCOMPONENTSVol 40No 6Dec 2020收稿日期:2020-10-15作者简介:马岩(1986.2—)男,松原人,硕士研究生,主要从事车辆工程专业教学工作。
基于飞思卡尔智能车控制系统的设计马 岩,裴 林(吉林化工学院,吉林吉林,132000) 摘要:本设计以AT89S52为核心,硬件设计分为五个模块:电机驱动电源、伺服电机驱动电路、胡须导航、红外线导航、单片机最小系统。
软件部分实现“日”字行驶轨迹功能,避开胡须,避开红外屏障。
为了简化电路,降低车辆负载,采用程序设计方法,分别从高能量级向低能量级发送信号,控制发动机的方向和转速。
本次系统设计具有结构简单、可靠性高的特点,为未来工厂的智能化做好准备。
关键词:单片机;智能车;避障;伺服电机Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2020.06.003中图分类号:TN784 文献标识码:A 文章编号:1000-6133(2020)06-0012-03DesignofIntelligentVehicleControlSystemBasedonFreescaleC51MAYan,PEILin(JilinInstituteofChemicalTechnology,Jilin,132000)Abstract:ThisdesignAT89S52asthecore,thehardwaredesignisdividedintofivemodules:servomotordrivemotorpowerdrivecircuitbeardnavigationinfrarednavigationSCMsmallestsystemsoftwarepartfunctionofmovementtrackdaywordtoavoidbeard,avoidtheinfraredbarrierinordertosimplifythecircuitandreducethevehicleload,programdesignmethods,respectivelyfromthehighenergylevelsendsasignaltothelowenergyleveltocontrolthedirectionoftheengineandthespeedofthesystemhasthecharacteristicsofsimplestructurereliabili tydesign,intelligentfactorytoprepareforthefuture.Keywords:microcontroller,smartcars,obstacleavoidance,servomotor1 引言在21世纪智能化的发展或将成为未来的一种大趋势,近年来,它提高了技术机构的速度和微型计算机的生产效率,在集成智能控制的条件下,传感器系统是集成智能的,集成智能的机电产品能够模仿人类的智能,具有一定的判断力和智能能力。
1 引言全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国,是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的大学生课外科技竞赛,按传感器类别分为摄像头组、光电组、电磁组、创意组。
该竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应的控制软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
该竞赛涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。
我们组所参加的光电组,主要是以光电传感器或者线性CCD(现已禁止使用激光传感器)作为主要路径传感器,我们组选用的是飞思卡尔半导体公司的16位微处理器——RAM内核的XS128系列,基于组委会指定的B车模平台而去制作智能车。
智能车硬件电路共包括七大模块:主控模块、电源驱动模块、控制器电路设计、电机驱动电路、速度检测电路、红外对管起跑线检测模块、CCD传感器电路。
我这次主要负责的电源驱动模块。
由于主电源来自7.2V的供电电池,随着时间的推移导致电池功率下降以及智能车速度的转变导致电压不稳。
基于这样的思路在设计电压驱动模块时,大量采用了稳压芯片像:AS1117、LM6932都是高效率线性稳压器,是一款低压差的线性稳压器,当输出0.8A电流时,输入输出电压差仅为1.2v,并且能提供固定的3.3V、5V的电压值。
利用NCP3020来构成一个稳定电路,利用其输出输出过压保护,欠压保护,输入欠压锁定的功能构成稳压电路提供稳定的4.5V~5V供电给舵机。
利用MC34063构成的升压电路,使电源电压为7.2V的电压转化为12V的电压为线性CCD供电。
这样做的优点是为了保证电池供电不稳时,通过稳压芯片与反馈电路的综合作用,保证智能车高速平稳的行驶。
对于本次模块的设计之初没有充分认识芯片集成度高、电流大等因素,因此在实际运用时会发现随着车速的提高芯片温度较高,甚至会出现PCB板走线烧断等情况。
所以对于实际运用中对于这方面要加强改进。
2 设计任务及可行性分析2.1 智能车多路电路设计任务硬件电路模块为小车系统的其他各模块提供所需要的电压与电源。
设计中,除了需要考虑电压的范围和电流容量等基本参数外,还要在电源转换效率,降低噪声,防止干扰和电路简洁方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
由于带动整个小车系统工作的能量均来自一块由6颗1.2V镍镉充电电池串联而成的7.2V电池,容量为1800mAh。
而系统中各模块所需的工作电压和工作电流各不相同,因此电源模块应该包括多个稳压电路,将电池电压转换为各个模块所需的电压,具体的电路结构如图2.1所示图2.1 电路结构2.2 设计目标从最初进行硬件电路设计时我们就既定了系统的设计目标:可靠、高效、简洁,在整个系统设计过程中严格按照规范进行。
可靠性是系统设计的第一要求,我们对电路设计的所有环节都进行了电磁兼容性设计,做好各部分的接地、屏蔽、滤波等工作,将高速数字电路与模拟电路分开,使本系统工作的可靠性达到了设计要求。
高效是指本系统的性能要足够强劲。
简洁是指在满足了可靠、高效的要求后,为了尽量减轻整车重量,降低模型车的重心位置,应使电路设计尽量简洁,尽量减少元器件使用数量,缩小电路板面积,使电路部分重量轻,易于安装。
我们在对电路进行了详细分析后,对电路进行了简化,合理设计元件排列、电路走线,使本系统硬件电路部分轻量化指标都达到了设计要求。
3、理论分析3.1 3.3V、5V原理及仿真分析3.1.1 3.3V、5V理论分析由于场效应管可应用于放大.场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.且场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.所以本电路采用BSS306N于多级放大器的输入级作阻抗变换. 由于电路要产生稳定的电压,因此电路中接入大量的电容,其中C19的作用是并接在三极管放大器的基极与发射极之间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。
其他的电容的作用主要是在电压传输过程中会产生不同频率的电压,接入电容是为了消除放大器之间有害的频率电压。
电路中的电阻主要作用是限流的作用,由于电路中的电路中会产生1A这样的大电流,因此为保护电路,必须接入大电阻,限制电流。
电路中加入LED发光二极管是为了说明此电路正常工作,用于指示。
电路中的主要原器件,像AS1117的作用主要是滤除不稳定的电压,使其产生稳定的电压,接到输出端。
使用AS1117是考虑到它一款低功耗正电压调节器设计,以满足800mA的输出电流,并遵守与一个固定的输出电压2.85V。
为防止电路输出5V电压时,用于编码器、XS128供电等,会产生像800MA 这样的大电流,因此接入了一个1A的保险丝。
防止电路烧坏,实际操作时会发现,当走线过细时经常会出现电路板烧坏的现象,因此加入保险丝是必要的。
3.1.2 3.3V、5V仿真图图3.1 3.3V、5V电压模块仿真图电路分析:电源直接从CON1接入,通过一个MOS管保护输入电路,防止反接,烧坏电路。
电压由S1接入电路。
LM6932为降压芯片输出为3.3V,精度为+1%。
LM1171为稳压芯片输出为5V,精度为+2.5%。
电路中引入数个电容接地。
这样做是为了滤波的作用,保证电压的稳定。
输出端加入LED的作用是显示电路正常,用于指示。
加入2K与2.2K两个电阻是保证输出端点电压限制在3.3V、5V。
3.2 6V原理及仿真分析3.2.1 6V理论分析本模块主要是采用NCP3020芯片,使电路产生稳定的6V电压,首先由R11、C17、C8、C15等构成由NCP3020构成的稳压电路,其中由其内部结构可知FB引脚连接到反相输入端的。
该引脚与COMP引脚连接用补偿的电压模式控制的反馈回路。
因此我们在设计外接电路时采用有R7、R12、R14构成的可调电路是为了满足不同赛车舵机对工作电压的要求,将舵机电源设计成可调形式的电源,A车型需要6V舵机电源,B车型需要4.5~5.5V舵机电源;使用过程中通过调节R7可调电阻来调整电压。
其中电路中还加入了Q2、Q3的三极管是利用了三极管的开关特性,当电压过低、过高时,均不能正常工作,此设计是由于舵机对电压要求很是严格,舵机的稳定性,直接影响车子的行驶性能,给比赛带来很大的影响。
3.2.2 6V仿真图图3.2 6V电压模块仿真图电路分析:本电路主要是提供舵机供电电路。
围绕NCP3020的典型稳压电路构成。
同时巧妙的加入R7滑动变阻器。
通过改变电阻的值使输出端口产生4.5V~6V的电压,用于不同车模的电压需要。
由于MOS管输入阻抗较高,本电路加入两个MOS管主要是防止反接。
引入LED的作用是为了显示电路正常工作。
加入5.1K的电阻作用是限制输出点电压值。
3.3 12V原理及仿真分析3.3.1 12V理论分析1、12V电压主要是给线性CCD供电,由于CCD的工作原理主要是根据曝光时间来采黑色赛道信息,通过对于信息的处理达到合理控制智能车的行驶方向,当输入电压为7.2V作用时,通过升压芯片MC34063,使其输出电压为12V 的稳定电压。
加入D6是为了保护电路,防止电压不稳造成芯片损坏。
加入300MA 的保险丝是为了防止电路电流过大烧坏CCD。
其他的原件的作用与上述模块一样。
2、MC34063的升压电路MC34063组成的降压电路原理如图3.3,当芯片内开关管(T1)导通时,电源经取样电阻Rsc、电感L1、MC34063的1脚和2脚接地,此时电感L1开始存储能量,而由C0对负载提供能量。
当T1断开时,电源和电感同时给负载和电容Co提供能量。
电感在释放能量期间,由于其两端的电动势极性与电源极性相同,相当于两个电源串联,因而负载上得到的电压高于电源电压。
开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率。
只要此频率相对负载的时间常数足够高,负载上便可获得连续的直流电压。
电阻R1和R2用来设定输出电压,电阻Rsc是电流取样,当Ui=7.2V时在Uo处取得12V的电压精度为+5%。
图3.3 MC34063升压电路图3.3.2 12V仿真图图3.4 12V电源仿真图电路分析:12V的电压供电对象主要是线性CCD,因此12V电压的效率主要与电池消耗时间有关。
本电路主要是参照MC34063的升压电路设计而成,在输出端点加入300MA的保险丝是为了保护电路。
同时LED与10K的电阻作用分别是指示与限压的作用。
4 实际测量分析本次测量采用同一电路图不同的焊接板进行对比测量,通过调节电压从5.2V 至8.7V测量对应输出电压的8组数据。
从而检测电路板的实际运用效果,选择出实际稳压效果较好的电路板作为参赛板。
4.1 3.3V实际测量分析1、首先对两块实验板的3.3V电压的输出与输入电压进行对比测量得出如图4.1。
图4.1 3.3V模块电压输出数据分析:由于3.3V主要是给XS128供电,因此要求电压相对稳定性要高对比两块实验板可以看出在输入电压从5.2V增至8.7V的过程中,两块实验板均在误差许可范围内。
4.2 5V实际测量分析对两块实验板的输出5V电压的输入输出关系进行比较,测出8组数据得出如图4.2。
图4.2 5V模块电压输出数据分析:对比两组数据,可以看出在5.2V至6.2V范围内,输出电压波动较大。
但在6.2V至8.7V时,输出稳定性较好。
说明在电源欠压过大时输出稳定性较差。
因此实际应用中要保证电池供电充足。
4.3 6V实际测量分析本次电路设计中保函滑动变阻器,可以根据不同车模选用不同电压值。
由于本次采用B型车模,因此选用5V电压作为舵机供电电压。
对于舵机的控制主要由单片机程序以及供电电压控制。
但本次电路板巧妙才跟随电压的方式,保证舵机正常工作。
对比两组实验路板测出8组数据如图4.3图4.3 舵机模块电压输出数据分析:从数据中可以发现,无论输入电压怎样变化,但输出电压始终很稳定。
舵机电压稳定性直接决定智能车在高速运行中的稳定性,对比数据也可以看出在5.2V至8.7之间输入电压变化较大,但输出电压始终维持在4.93V左右。
并且实际调试时发现电压越大舵机灵敏度越高,车子越稳定。
4.4 12V实际测量分析分别在输入电压逐渐变化时,对比两块实验板测量8组数据得出如图4.4。
图4.4 12V模块电压输出图数据分析:12V的电压供电对象主要是线性CCD。
在输入电压从5.2V—8.7V 变化范围内,由于实际焊接、调制等原因导致两块板子输出电压在11.7V左右,但均保持了稳定特性符合实际需求。
5 总体分析5.1 总体原理分析经过查阅大量资料,最终确定采用底线性压差稳压的LM1171、L6932芯片分别得到5V、3.3V电压。