飞思卡尔智能车设计报告

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1、飞思卡尔智能车（电磁组）飞思卡尔智能车设计报告12合肥学院飞思卡尔智能车（电磁组）目录1.摘要32.关键字33.系统整体功能模块34.电源模块设计45.驱动电路设计46.干簧管设计57.传感器模块设计68.传感器布局69.软件设计79.1控制算法79.2软件系统实现（流程图）1010.总结1111.参考文献1212合肥学院飞思卡尔智能车（电磁组）1.摘要“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办的一项以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，

2、是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。该竞赛以汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。本文介绍了飞思卡尔电磁组智能车系统。本智能车系统是以飞思卡尔32位单片机K60为核心，用电感检测赛道导线激发的

3、电磁信号，AD采样获得当前传感器在赛道上的位置信息，通过控制舵机来改变车的转向，用增量式PID进行电机控制，用编码器来检测小车的速度，共同完成智能车的控制。2.关键字电磁、k60、AD、PID、电机、舵机3.系统整体功能模块电源模块K60控制核心LCD液晶显示与键盘控制器模块起跑线检测测速模块舵机使能控制电路模块电机驱动系统整体功能结构图4.电源模块设计12合肥学院飞思卡尔智能车（电磁组）电源是一个系统正常工作的基础，电源模块为系统其他各个模块提供所需要的能源保证，因此电源模块的设计至关重要。模型车系统中接受供电的部分包

4、括：传感器模块、单片机模块、电机驱动模块、伺服电机模块等。设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外，还要在电源转换效率、噪声、干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。全部硬件电路的电源由7.2V，2A/h的可充电镍镉电池提供。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。电源模块由若干相互独立的稳压电源电路组成。在本系统中，除了电机驱动模块的电源是直接取自电池外，其余各模块的工作电压都需要经

5、电源管理芯片来实现。由于智能车使用7.2V镍镉电池供电，在小车行进过程中电池电压会有所下降，故使用低压差电源管理芯片LM2940。LM2940是一款低压稳压芯片，能提供5V的固定电压输出。LM2940低压差稳压芯片克服了早期稳压芯片的缺点。与其它的稳压芯片一样，LM2940需要外接一个输出电容来保持输出的稳定性。出于稳定性考虑，需要在稳压输出端和地之间接一个47uF低等效电阻的电容器。舵机的工作电压是6伏，采用的是LM7806。K60单片机和5110液晶显示器需要3.3伏供电，采用的是LM1117。5.驱动电路设计驱动电

6、路采用英飞凌的BTS7960，通态电阻只有16mΩ，驱动电流可达43A，具有过压、过流、过温保护功能，输入PWM频率可达到25KHz，电源电压5.5V--27.5V。BTS7960是半桥驱动，实际使用中要求电机可以正反转，故使用两片接成全桥驱动。如图下图所示。12合肥学院飞思卡尔智能车（电磁组）驱动电路原理图6.干簧管设计由于电磁组的起始线是直径为7.5-15mm，高度为1-3mm，表面磁场强度为3000-5000Gs的永磁铁，就可以用霍尔元件或干簧管来检测。但是使用霍尔元件需要提供电源，而且霍尔元件是有磁场方向限制的，

7、而且赛道上的磁铁方向的摆放方向是随机的，这就给检测带来了很大的麻烦。而干簧管没有这种限制，使用方便，结果可靠。最终确定使用干簧管检测起始线。为防止漏检起跑线，在小车每边并联两个干簧管，增加检测范围，即共用4个干簧管对起跑线进行检测。干簧管是一种磁敏的特殊开关。它通常由两个或三个既导磁又导电材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭接点。当通过一定强度的磁场时，干簧管就会吸合，其实它就像一个开关一样，开和关取决于

8、是否经过磁场。利用此特点，通过上拉接到单片机的中断口，使单片机快速响应起跑线信号。起跑线检测模块电路如下图所示：12合肥学院飞思卡尔智能车（电磁组）起跑线检测模块电路图7.传感器模块设计电磁传感器检测路面信息的原理是由电感和电容并联产生相应的特定频率谐振，其频率的设定为跑到信息频率的附近，再由谐振感应跑到上由变化的电