FREESCALE智能车硬软件设计.ppt

1、FREESCALE智能车硬软件设计,本讲主要内容,1、智能车外观介绍 2、智能车硬件部分介绍 3、智能车软件设计 4、高级技巧车体的改装 5、有待实现的技术,1、智能车外观介绍,路径检测装置 CMOS摄像头,转向装置 舵机,前轮,主控板,镍镉电池,后轮,电机驱动板,直流电机,底盘,路径检测装置,使用红外传感器（红外对管）或摄像头 用于路径（直道、转弯、交叉）的识别 对管多个一起使用，摄像头一个即可,前后轮,前轮负责转向 后轮负责动力 橡胶质地，内部塞有海绵，可以更换,舵机,PWM波输入，控制左、右转向 驱动电压：6V 马达：Tricore GM1510 体积：40.0*20*38.1 mm 重

2、量：41g 引线长：300mm 动作角度：6010 详细参数请参阅技术手册,直流电机,驱动电压：7.2V 工作温度：1030摄氏度 无负荷转速：最小12000rpm 无负荷电流：最大630mA 详细参数请参阅技术手册,镍镉电池,标称电压：7.2V（实际要高于这个值） 正确充电 不正确充电会缩减电池寿命 使用防过充的充电器 合理放电 不合理放电会降低电池容量 放电不可以越过阀值（不可过量放电） 电池电压过低会造成摄像头、电机驱动芯片工作异常,电机驱动板,独立的PCB板，安装在直流电机上方 使用两片MC33886并联 PWM控制,主控板,最小系统板插口 电源电路，输出7.2V，6V和5V 电机驱动

3、电路（两片MC33886并联） 视频分离电路* 拨码开关 舵机，电机，摄像头，对管阵等插头,2、智能车硬件部分介绍,车模的组装 各个零部件的安装 电池的安装 舵机的安装 摄像头/红外对管的安装 主控板的安装 码盘的安装,2、智能车硬件部分介绍,控制电路介绍 RPR220对管路径检测电路 MC33886电机驱动电路 舵机控制电路 拨码开关电路 电路连接方法 视频分离电路*,各个零部件的安装,包括舵机的安装、对管加固连接部分的安装等等。 主要参考车模的配套资料。,对管：多个对管焊接到一个PCB板上，横向排列在智能车的前方，红外发射头距离地面距离适当，车身长度不可以超过40厘米。 主控板：通过螺丝固

4、定在底盘上。 码盘：固定在传动齿轮上。,赛道说明,赛道路面用专用白色基板制作 中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm 跑道最小曲率半径不小于500mm 跑道可以交叉，交叉角为90 赛道直线部分可以有坡度在15度之内的坡面道路，包括上坡与下坡道路 赛道有一个长为1000mm的出发区,2007年华北区预赛适应赛道,2007年华北区预赛比赛场地,RPR220红外传感器工作原理,RPR220由一个红外线发光二极管和光敏三极管组成。如右图所示。,工作时，二极管向反射表面（赛道面）发射红外线。光敏三极管如果接收到反射回的红外线则导通，反之则关断。 在赛道上，白色的表面有利于反射红外线，而黑色的轨迹则吸收

5、红外线。,RPR220对管路径检测电路,根据我们讲述的原理，当对管检测到黑线时，会输出一个电平较低的模拟量；当对管检测到白色的底板时，会输出一个电平较高的模拟量。 在实验中发现，白线模拟量约为800左右，黑线模拟量约为550左右。设置门限为680，则为1，则为0。,多个RPR220的使用,多个RPR220的使用,上图中我们看到9号和10号传感器检测到黑线，我们得到一组模拟数据： 756 560 523 723 766 798 821 835 833 840 836 假设门限为680，经过运算得到数据： 1、0、0、1、1、1、1、1、1、1、1 判断0在数组中的位置，便可以得到黑线位置。,黑线

6、位置信息的使用,根据黑线位置控制舵机及时转向 如果黑线位置很偏，则认为车即将冲出跑道，必须减速 如果检测不到黑线，则认为车已经冲出跑道，可以停车或者极限转弯,MC33886电机驱动电路,MC33886简介,PWM输入频率为20KHz，使用PWM3 可以输出6A的直流电流 工作电压为536V 四象限操作 两片并联使用可以增大驱动能力，减少单片发热量,舵机控制电路,舵机由7806提供6V电压 使用DG128单片机的PWM1 输入 PWM波占空比越小，左转 角度越大；反之，右转角度 越大。 舵机的中心点必须由实验确定。,拨码开关电路,可以实现无程序下载的参数修改 在比赛时具有非常重要的意义,电路连接

7、方法,电机：连接到MC33886的OUT1和OUT2提供驱动电流。 舵机：通过插头连接PWM1，6V和GND。 电池：通过插头固定到主控板电源。 路径检测板：通过插头接入VCC和GND，11路模拟量信号接到单片机的A/D引脚。 最小系统板：编程完毕后直接插到主控板。,3、智能车软件设计,路径检测、判断与转向 速度控制 SCI通信,路径检测与判断原理,通过传输而来的11个模拟量值和门限值生成11个数的数组，通过数组内0的位置判断路径所在。 其中模拟量转化为数字量时，用实际模拟量减去门限，若大于0（白底）则为1，若小于0（黑线）则为0。,路径检测与判断,void ADConvert(void) w

8、hile(!ATD0STAT0_SCF); nADAArray0=ATD0DR1; /省略 nADAArray10=ATD1DR4; ATD0STAT0_SCF=1; AnalogToDigital(nADAArray); 在程序中，把A/D寄存器中的模拟量按照对管从左到右的顺序采集到数组nADAArray 中，并用AnalogToDigital()函数进行模拟量到数字量转换。,AnalogToDigital()函数,负责把模拟序列转换为数字序列，门限值为自定义的合适值（680）。 如：550、521、710、725、715、769 转换为：0，0，1，1，1，1 再如：729，756，436

9、，690，703，841 转换为：1，1，0，1，1，1 转换完成后用程序判断黑线位置，给出位置编号。,位置标号规则,由于线宽2.5cm，只可能有1-2个对管同时检测到黑线。 不可能没有对管检测到黑线，除非出跑道 不可能有3个对管检测到黑线，黑线宽度不够 定义检测不到黑线的状态（state）为250 检测到黑线的状态为-10（极右）10（极左）,位置编号的判断,10,0,-10,750,1050,450,PWM:,线性,线性,根据位置标号转向,位置编号为0，路径在正中央，不需要转向 位置编号为正，路径偏左，需要左转向，PWM1的占空比需要减小 位置编号为负，路径偏右，需要右转向，PWM1的占空

10、比需要加大 位置编号为255，已经偏离赛道，转其他控制策略 PWM1的占空比控制可以参考中间值进行线性控制,速度控制,直线恒速运行 转弯减速 PID稳速,直线恒速运行,恒速PWM值比较大，以转弯时不冲出赛道为标准。 可以实现出弯加速和长直道加速。,转弯减速,比直线恒速小 主要实现入弯减速，以免由于速度过快而冲出跑道,PID稳速,使用PID稳速 使速度值唯一对应一个具体速度 如果不使用PID稳速，则随着电池电压的下降，恒定的PWM波占空比对应的实际速度会越来越低。 如假设速度为2米/秒，电池电量足时对应的占空比为500，而电池电量不足时经过PID调节后的占空比为650。,SCI通信,可以把参数发送到超级终端显示，以便实时监控 使用无线通信更加方便,车体的改装,底盘：底盘要低，在不影响上下坡的情况下，越低越利于车体的稳定； 前轮：需要改装成外“八”字； 舵机：架高舵机获得更高效的转向； 电机：外