飞思卡尔智能车及电子设计大赛简介.doc

飞思卡尔智能车

各位同学你们好，下面由我来给大家介绍一些我参加飞思卡尔智能车大赛以及电子设计大赛的心得，和一些入门知识，时间仓促，文笔有限，有不合理的地方望大家见谅。
一．几个基本要求：（依据第一届的选人方式）
做事情认真、积极、负责，且有毅力。
有团队精神。
专业知识越强当然也会越有利，但自学能力也非常非常重要。

注释：
因为大家基本都是头一次做这个项目，功底都差不多，按上一届选人的标准来看，那些老师可能会比较看重学生的这些特质。（当然事先有准备相关的知识以及自身的专业能力也是必须的啦）。

解释一下为什么要上述那几点：
做事情认真、积极、负责，且有毅力。认真是必须的，那个单片机很容易烧毁，并且还挺贵的，上一次由于没经验就烧了挺多个。积极跟负责，做这个比赛，就要多花点时间在上面，三天两头都见不到你的人，队友很容易会有意见，很快对你就会排斥，还有该是你负责的部分你就要努力去搞定，而不是一副事不关己的样子。毅力，这是必须的，在时间紧张的时候免不了要在生化楼通宵熬夜的，没点毅力，两三天你就夸了。
有团队精神。这点很重要，能不能和队友默契的合作往往能左右这个队伍的成绩，合作在于沟通，能心平气和地与别人沟通的会比较受青睐。有意见大家好好说，别太冲动跟倔强。
专业知识越强当然也会越有利，但自学能力也非常非常重要。因为我们专业的人过去主要是负责硬件部分，所以电路设计，焊电路板是必不可少的，没有电专业知识是不成的，自学能力是非常重要的，因为那边基本没老师给你培训，上一届的同学也不可能手把手教你怎么弄，所以大部分还是靠自己的自学能力啦。懂得从各届智能车比赛的优秀技术报告学习，从网上查找芯片资料。

二．相关硬件知识简介：
系统硬件结构主要由HCS12（单片机）控制核心、电源管理单元、传感器、车速检测模块、转向伺服电机控制电路和直流驱动电机控制电路组成，其系统硬件结构如图1所示

图1

以上摄像头小组的系统硬件图，其实每个小组除了传感器部分，以及为传感器部分服务的电路有些不同，其余部分基本上可以通用。

首先是电源管理系统：由于整个系统有多个模块组成，而每个模块的驱动能力，电压以及对电压波形的要求不同，所以将电池电压通过不同的稳压芯片或者其他效率更高的稳压电路稳成不同的电压，为各模块供电。如单片机需要的稳定，纹波较小的电压，所以通常采用LM2940-5的3脚稳压芯片对其进行供电。

电机驱动模块：先讲一下电机转速的控制原理，输入电压直接由电池输入到驱动模块，这是电机所能获得最高参考电压，再由单片机控制输出的PWM波的占空比给驱动模块，使驱动模块能够输出不同的电压，使电机的转速或者转向发生改变。从而实现加速减速反转等。驱动模块一种是直接使用飞思卡尔公司的驱动芯片组成，其电路图如图2，其驱动能力还算不错，电路也相对简单，但是成本高，效率可能也比较有限，另外比较常用的一种是使用H桥作为驱动，H桥有很多种组成方式，如图3是其中一种。

图2

图3
舵机：如图4是其外形，车上安装如图5，舵机有3根线，分别为红色6V电源线，黑色地线，白色控制信号线，舵机的组要功能是控制轮子的转角，使车子达到拐弯的功能，其控制方式与电机类似，也是通过控制PWM波的占空比来控制舵机的转角，在调试的时候，需要用测试轮子正中，最左，最右所对应的PWM波的占空比值。舵机控制的好坏是直接关系到车子的速度。

图4

图5

最小系统模块：一般一开始都是直接使用开发板作为系统核心，负责信号的采集，分析，运算，决策，控制各模块的运转，这部分比较常见的问题就是引脚功能认识，虽然采集，分析，运算，决策，控制这些一般由写程序的同学负责，但是对引脚功能有所了解才能更好的分配使用，以及外围电路的设计需要用到哪些引脚才能运筹帷幄，才不至于电路设计时有些引脚功能重复，有的却不够使用这样的矛盾。
传感器模块：上一届有三个类别的小组，分别为电磁、光电、摄像头，其区别就在于传感器的不同，所谓的传感器其实相当于小车的眼睛，通过它来检查道路信息，再将信息送往单片机，由单片机分析再做决策。一下分别简单介绍一下各传感器的工作特性。

电磁：其主要原理是通过法拉第电磁感应定律，在比赛的的道路中间铺设一条导线，同上电流，由电生磁，一般小车是用电感或者其他器件来检查磁场的强弱，离中线越远则磁场越小，反之越大，通过这种方式来判别车子当前离中线的位置。

光电：光电传感器是原理最简单的一种，跑道如图4，跑道中间有一条黑线，而光电就是通过光的发射和接受来检查这条黑线，当光线照射在白板时，由于白色反射能力较强所以接收管（比如光敏3级管）就会导通，信号线就会输出低电平/高电平。当光线照射在黑线上时，由于黑色比较容易吸收光线，使其反射的很少，接收管没有接受到光线就会截止，输出高电平/低电平。（信号输出高低电平由电路设计决