智能车硬件部分基础篇培训第一次

第九届飞思卡尔智能车培训

天津大学智能车队第一次培训智能车架构及硬件系统主讲人：姚成文主要内容一、智能车架构二、机械结构三、电路系统四、绘制PCB板五、作业内容及要求一、智能车架构智能车系统硬件系统软件系统机械结构电路系统上层算法调试软件底层库机械部分电路部分车模（底盘、电机、轮胎、齿轮传动等）、各个模块安装支架信号输入、信号处理、信号输出、电源管理、人机交互等二、智能车架构1、硬件部分一、智能车架构底盘传感器线性CCD电机驱动板键盘及OLED显示屏传感器光电管编码器主板：集成了单片机、稳压、信号处理及其他功能模块加速度计与陀螺仪电池安放处注：下面还有电机，齿轮传动、轮胎就不再细细画出重心轮胎支架齿轮重心对车速的影响重心对平衡的影响各个模块的安装重心、实用、美观的考虑齿轮寿命运行平稳定小车声音齿轮差速调整转向轮的安装轮胎摩擦力二、机械结构基本模块拓展模块电机相关：电机驱动模块、测速模块控制相关：单片机最小系统电源相关：稳压模块信号输入：传感器模块人机交互：OLED显示屏、键盘（旋转编码器等）调试相关：蜂鸣器、无线模块、SD卡等三、电路系统电路中的各种供电模块电压是否稳定很大程度上决定了整个电路的稳定性。考虑因素：不同模块之间的供电干扰，电路功率，稳压模块的供电功率，电路发热等常用策略：多路稳压、布局布线、选择适当稳压电路稳压模块1234常用芯片：LM1117、LM2940/2941等多看一些模块资料，不同的芯片有各自的特点借鉴别人的经验，另外要结合所学加以改进Tip1Tip2三、电路系统电路中的核心单片机使用规定：同一组别必须使用飞思卡尔不同系列的单片机。。。常用的单片机：MC9S12XS128、K60、Codefire等一般做法：购买最小系统核心板单片机最小系统1234建议：有能力的同学自己开发最小系统板，对电路的设计会有好处了解单片机的基本功能，对硬件设计有帮助Tip1三、电路系统智能车的动力驱动模块电机驱动模块：接收单片机的控制信号，控制电机的转动与转速。要求：查一下常用的电机驱动模块，并了解各自的特点，选择一种合适的模块测速模块：一般是是用编码器来测量车轮的实际转速来实现速度闭环控制电机相关模块1234要求：了解测速原理，以及闭环控制原理在四轮车中还需要用到舵机来控制转向，官方要求必须使用指定的舵机，大家可以了解如何来控制Tip1三、电路系统摄像头组Caution光电组这是区别不同组别的地方，不同的组采用不同的传感器来提取赛道信息线性CCD（官方指定TSL1401）面阵CCD（选择型号？）三、电路系统信号输入电磁组电感Caution提醒传感器的好坏将直接影响车的整体性能！！！线性CCD和面阵CCD都可以买到现成的模块，功能也差不多，但是大家要先去了解下原理，怎么使用，具体选择使用哪个后边我们可以提供建议三、电路系统信号输入电磁组光电组摄像头组线性CCD的信号接单片机AD模拟摄像头接AD，数字摄像头直接读需要一个信号调理电路，将采集到的正弦波的有效值转换为直流信号，需要大家好好斟酌一下！三、电路系统信号处理00010110010010100三、电路系统人机交互OLED显示屏、键盘、旋转编码器、拨码开关等：这都是为了调试的方便，对于平时调试参数，赛前调整参数，指定战术都有很重要的意义。蜂鸣器无线模块SD卡USBContinue调试时的一种手段，声音信号有时候会很有作用利用串口可以将小车的一些运行情况实时发送到电脑上，进行检测存储数据，后期处理，对于摄像头组的意义尤其突出这也是一种存储数据的方式，大数据的处理很有帮助更多的调试手段等着你去开发。。。三、电路系统调试相关PCB板的绘制原理图库原理图PCB图PCB库四、PCB板的绘制使用软件：AltiumDesigner10这个过程主要给大家演示一下，具体的软件使用等需要大家自学，我们提供视频资料及答疑指导四、PCB板的绘制1、原理图库2、原理图3、PCB库4、PCB图今年的板子OLED及键盘主板陀螺仪与加速度计电机驱动板五、作业内容及要求

1、作业内容（选择一个组别）：

1.1简述所选组别需要的电路模块，使小车满足基本功能需要；自行选择使用哪种电路，分析所选各个电路模块的功能，并分析整个电路系统如何工作；2.1根据所选电路，画出完整的PCB图，根据自己的设计要求，可以将所有模块集成到一块板子上，也可以分模块进行绘制。

五、作业内容及要求

2、功能要求：2.1、基本功能2.1.1识别赛道信息；2.1.2可以驱动电机，并实现速度闭环控制；2.1.3各个模块供电必须使用稳压模块；2.1.4可以实现参数设置并能够显示；3.5选择K60作为控制芯片。

2.2、拓展功能

增加一些调试手段，比如无线模块、SD卡、蜂鸣器等五、作业内容及要求3、技术要求：

基本要求：1、知道所选组别所需要的电路模块2、基本了解各个模块的原理3、会画PCB板

提高要求：1、掌握各个电路的原理

2、能够结合所学知识进行分析与改进3、自行设计添加新的调试手段与相应的电路模块3、评判标准3.1、作业必须是自己完成，否则按零分计算；3.2、基本要求占100分，提高要求占50分；3.3、对于大一的同学，由于基础比较薄弱，在评判的时候会适当降低难度，比如对电路的原理不是太了解的，只需要说出电路功能即可，大二、大三的同学则必须要知道各个模块的电路原理，具体的细节如果不是很清楚可以通过提问的形式弄懂。3.3、如何评判是否满足基本要求？

基本功能完整，使用他人已有的电路模块与参数，但是基本能够叙述完整电路的功能，所画电路板基本正确；3.4、如何评判是否满足提高要求？

基本功能完整，借鉴他人已有的电路模块，并且对其电路参数等进行修正，而且能够给出合理解释，或者自行设计电路；所画电路板考虑到电路布局布线的一些规则，整齐、合理、美观