【《某智能四轮越野车控制系统整体方案设计案例》3200字】

-[9]。方案二：TC364系列芯片是英飞凌系列常用芯片。同样采用了多核的结构，支持DSP指令。该芯片可在3.3V至5V的电压下正常工作，内核频率最大可达300MHz（不超频）。Flash存储器有4MB大小，可用JTAG和SWD两种方法调试，支持5个异步收发器（UART）模块，符合ISO26262标准，支持ASIL-D级别同时支持三路SPI通信、两路IIC通信，和两路CAN总线通信，1个4通道可编程中断定时器和1个低功耗定时器[11]，两个双通道正交解调器和16个通用定时器。对于本课题的设计，只需对处理工字电感信号和距离信号等信息量较少的数字信号，和对赛道元素的判定和处理，并不需对图像等信息量较大的信息进行采集和处理，和同系列TC36芯片相比，TC264虽然最高工作频率较低，但完全能够满足本课题的信息数据处理，而且价格相对与TC364比较低，外设丰富，。有多路最高精度达16位的模数转换器，共40个AD通道，共有144个GPIO引脚，支持定时中断和外部中断，完全能满足现在电磁越野小车的功能需要。1.1.2电机驱动模块本课题中的电机驱动模块是由四个增强型NMOS管IR7843组成一个H桥，通过半桥驱动芯片IR2104S来控制每一个H桥桥臂的打开和关闭进而控制智能越野小车电机的正反转，由于越野小车是在户外的环境下运行的有坡道、沙坑等比较复杂的赛道环境，因此需要电机提供更大的功率和动力，而驱动芯片IR7843的最大驱动电流达195A，能给越野小车提供足够的动力使小车行驶。但TC264主控芯片的运行电流只达到几百毫安。故为了防止电机驱动模块电路中的大电流对主控电路的干扰，在驱动电路中使用74HC244D光耦隔离芯片来设计隔离电路，使主控制器与驱动电路有良好的信号隔离，以保证电路安全稳定性。1.1.3电源管理模块本课题的供电采用的是比赛官方规定的7.2V的专用电池，该电池如果充满电可以达到8V左右，通过升压芯片MC34063将电源电压提升到12V，为后面电机的驱动电路提供合适的工作电压，通过稳压芯片AS1015把电源电压降低为6.0V为需要大电流的SD5舵机提供正常的工作电压，经过SPX2904-5.0V降压芯片把电源电压降至到5.0V为主控芯片、编码器模块、无线串口模块、电磁采集模块提供电压，另一路通过SPX2913-3.3V降压芯片把电压降为3.3V为1.8寸的TFT屏幕、ICM20602模块提供电压，其中整体模块供电图如图3所示。图3模块供电图1.1.4编码器模块因为本设计要适应坡道、沙坑、草地等各种模拟的环境下行驶，并且要保持速度稳定，而且在室外的环境中会有风沙、强光等外界环境影响。因为对射式光栅受外界因素比较大，所以本设计采用了光电编码器来检测智能车的实时速度，以便于主控芯片能根据实际的路况调整智能车的速度。此款编码器具有抗干扰性强，、测量准确、轻小方便携带等特点，所以此款编码器被应用于控制速度和角度的各个场合。应用此款编码可以经过TC264定时器进行正交解码然后得到两路信号的相位差的步进脉冲，然后就经过主控计算得到小车的实时速度。1.1.5通信模块通信模块采用的是比赛官方指定的逐飞科技有限公司提供的无线串口模块，该模块相比于以前的蓝牙通信具有多频道:126个频道，可以进行多点通信和调频通信;超远距离传输:最大传输距离约为,100m(无电磁干扰、250kpbs空速)，远超一般的蓝牙(10m)的传输距离。如有需要可将USB转SI24R1模块上的无线模块取下，自行连接带PA的无线NRF，可以实现超远距离通信;转发速度快:本模块采用高性能cortex-M3单片机(72MHz主频）来进行数据转发，转发速度更快;最大传输速度:模块最大传输速度能够达到40KB/S以上(无电磁干扰);支持自定义配置参数:采用AT指令可以对模块进行参数配置等特点，而且采用的是5.0V供电，功耗小，无线传输模块如图4所示。图4无线传输模块1.1.6显示模块为了能时刻了解智能车实时数据和对采集到的数据进行调参，故选取了1.8寸的TFT显示屏，该显示屏具有分辨度高、层次感分明、对比度明显、应用广泛、价格低廉、使用寿命比较长等特点。而且支持多种通信方式，仅占用六个主控的I/O口引脚，兼容3.3V和5.0V电压，使用方便。1.1.7电磁检车模块电磁检测模块系统作为智能小车的重要组成部分,相当于对人体的一种视觉系统,作为对智能小车的一个信息采集模块,用来判断一辆小车的位置。该模块由感应段、选频段、放大段、检波四个组成。由七个工字电感和OPA4377运放芯片组成的电磁检测模块检测交变的电磁场，然后利用麦克斯韦电磁场可知电感和电容并联的线圈可以在信号源产生的交变磁场中产生感应电流的原理，感应到产生的微弱电流信号经过OPA4377运放芯片构成的放大电路的放大为电压信号，然后传递给TC264主控芯片经过主控转化为数字信号，用作智能车方向的原始数据。1.1.8电感的选择安装电感负责采集赛道信息，所以对于电感的排布位置至关重要。电感的排布位置主要考虑到以下几个方面第一:检测范围广，能够覆盖到整个赛道;第二:整辆车的重心要尽量处在车的中心;第三:能够将车对于赛道的位置进行准确的划分。在电感与车体的安装位置方面，考虑到重心问题，所以电磁杆不能太长，以免造成车头下压的情况产生，又考虑到对于整个赛道的精准检测，电感排布如图5所示图5电磁安装图1.1.9舵机模块舵机闭环系统属于一个特殊的闭环系统,当给予舵机一个准确地转动和发出相应的信号时,智能汽车就可以根据这个信号在相应的高电平时刻转动到相应地方向,从而改变智能汽车的正常前进。通过主控芯片TC264产生的PWM信号来驱动和控制舵机的转动。如果当一个想要舵机向左偏转90