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文档简介
基于S12微处理器的智能车硬件设计 电磁组 和谐号设计者 王维琦同组队员 张文涛 唐传宗 1 第一部分 智能车的总体设计第二部分 硬件系统设计与实现第三部分 机械部分设计与实现第四部分 今后努力的方向 2 一 智能车的总体设计1 1智能车的总体框图 3 1 2智能车的基本准备 1 2 1理论基础计算机控制技术 单片机技术 C语言 传感器与检测技术 电机与拖动 模数电及电路基础 自动控制理论 机械设计基础等学科1 2 2动手能力和创新能力常见电源电路和驱动电路设计新的一些寻迹算法的提出等 4 二 硬件系统设计与实现 1 电源部分2 电机驱动部分3 舵机部分4 图像采集部分5 测速部分 5 2 1电源模块2 1 1电池的使用方法 参数 电压 1 2 6 7 2v容量 2000mAh 放电曲线 在3A的大电流放电条件下得到的结果 6 正确充电 推荐使用比赛选配的充电器 该充电器是为玩具电池设计的廉价的充电器 内部没有智能充电控制电路 只能采用恒功率充电模式 最大充电电流为700mA 平均充电电流300mA 涓流充电电流小于100mA 充电时间约为10小时 7 正确放电 由于镍镉电池具有记忆效应 对电池的不完全放电将会人为的降低电池的电容量 从放电曲线可以看出 随着电池电量的减少 其电压也会逐渐降低 当电压降低到某个阈值后继续放电 电池电压将很快的跌落 这个阈值就是电池的放电下限电压 厂家给出了放电下限电压为6V 因此 在使用时 建议在动力车的电源设计中加入电池保护电路 当电池电压低于6V时切断电路 用来保护电池 如果没有保护电路 要注意 电池接通时人不要离开 因为当电池电压降到接近6V时 电池已经给不出多少电流 已经没有能力驱动电机了 此时一定要及时断开电路 到了给电池充电的时候了 8 实际操作 充电时不要断电 在电池使用中 当电池电压到7 2V 7 5V左右就不能使小车正常寻迹了 被换下的电池不能直接充电 需放电到6 8V左右方可充电 这样可以延伸电池的使用寿命 在以后的设计中可以设计一个电池放电装置 9 2 2各种电源电路部分2 2 15V电路 10 2 2 2舵机6V电路 11 2 2 3摄像头9V电路 12 电源模块实物图 13 实际操作 在焊接电路时规划布局 减少用导线连接 尽可能用焊锡连接 焊接有芯片的电路一定要使用芯片底座 在7 2V电路的主电线要粗 以免大电流通过烧断电线 在主电路和驱动电路中 使用开关时 要尽可能的选用触点粗一点的开关 不调试小车时请关掉开关 拔下电源接口 总电容不能超过2000uF 14 2 2电机驱动模块 方案一 采用MC33886级联组成驱动电路方案二 采用大功率驱动芯片BTS7960组成的电路方案三 采用大功率驱动芯片BTS7970组成的电路 15 2 2 1采用MC33886级联组成驱动电路该驱动芯片MC33886特性如下 工作电压 5 40V导通电阻 120毫欧姆PWM频率 10KHz短路保护 欠压保护 过温保护等 16 采用两片MC33886组成的驱动电路如下所示 17 2020 2 5 18 2 2 2驱动芯片BTS7960组成的电路 1 该大功率驱动芯片BTS7960特性如下 输入电压 6v 24v输出电流 最大可达40A内阻 16毫欧控制线电压 5vPWM控制频率 25K 19 采用两片BTS7960组成的驱动电路如下所示 20 大功率驱动芯片BTS7970特性如下 输入电压 6v 24v输出电流 最大可达60A内阻 16毫欧控制线电压 5vPWM控制频率 25K 2 2 2驱动芯片BTS7960 7970组成的电路 21 采用两片BTS7970组成的驱动电路如下所示 22 2 2 3三种驱动电路的比较 取舍原则 驱动输出电流 加速 制动时间 稳定性能 发热情况 23 其他一些驱动电路 用TD340组成H桥驱动MOS管电路用MC33886组成H桥驱动MOS管电路 实际操作 驱动电路输出端接电机的导线要粗电源线与地线一定要比较粗的铜线 1 5mm 电机的接线端和外壳接104电容 起消除纹波和毛刺作用导线接口处用焊锡焊牢 否则容易接触不良 尽量使用金属触点粗的开关 要大点的开关 24 2 3舵机部分 舵机基本参数 型号 S3010电压 4 0 6 0 V 角度控制 1 400us工作速度 0 16 0 02堵转力矩 6 5 1 3 Kg cm 舵机控制方法三线连接方式红线 电源线 6V蓝线 地线黑线 PWM控制信号 25 2 4图像采集模块 使用黑白摄像头LM339作比较电路 26 二值化电路 27 LM1881视频分离电路 引脚1 行同步信号HS引脚3 场同步信号VS引脚7 奇偶场同步信号0E 28 2 5人机交互模块 拨码开关 由于赛道是不预先对外公布的 所以我们为小车设定了不同档的速度 同时也可以通过使用各种定时的方式检测起跑线 以便对于不同难度的赛道可以灵活改变各个参数 使小车具有一定的适应性 拨码开关电路如下 29 2 6测速模块 方案一 测速电机方案二 红外对管和后轮齿轮做编码盘 放在后轮轴上方案三 旋转编码器测速 选用此方案 实际中 编码器齿轮和车模大齿轮磨合太厉害 齿轮和很容易损坏 也容易产生阻力和噪声 30 三 机械部分设计与实现 3 1车体改装A 差速调整B 摄像头安装C 测速传感器安装D 舵机安装 31 3 2智能车实物照 32 四 今后努力的方向 1 更强劲的电机驱动能力2 用AD代替比较
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