智能车控制系统硬件设计ppt课件.ppt

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1、控制系统硬件设计主要内容MCU最小系统设计电机及舵机驱动电路设计光电检测电路原理与设计图像检测原理与设计1控制系统的构成一般控制系统由传感器、控制器和执行器组成。智能车中主要体现：光电器件或器件构成的寻线传感器。用于操纵小车行走和转向的执行器。根据传感器信息控制执行器动作的控制器。三者之间的关系可用如下的关系图描述。车模执行器传感器控制器飞思卡尔杯规定了比赛用车模、控制器所使用的MCU、执行器、传感器的数量等，比赛中硬件设计所涉及的主要工作是：设计可靠的MCU控制电路；执行器驱动电路；传感器电路；进行硬件设计的工具很多，建议使用Protel99SE，该软件易上手、效率高，可

2、满足一般电路设计要求。MC9S12DG128的封装2MCU最小系统设计MCU最小系统设计分为供电系统设计、复位系统设计、时钟电路设计、BDM调试接口设计、串口通讯设计。2.1MCU供电系统设计MCU正常工作需要合理供电，为获取良好的抗干扰能力，电源设计很重要。针对此次比赛使用的电池和MCU，在供电系统设计中要充分考虑以下因素的影响：2.1MCU供电系统设计系统供电电源为7.2V镍氢电池组，不能直接为MCU及其它TTL电路供电。为保证较高的行驶速度，驱动电机需使用电池组直接驱动，故电源电压波动较大。转向用舵机工作电压为5V，其启动电流较大，如与MCU共用5V电源，会引入较大的

3、干扰。采用三端稳压器7805存在效率低、抗干扰能力差的缺点。采用三端稳压器的电源设计2.1MCU供电系统设计采用开关电源模块2.1MCU供电系统设计升降压开关稳压电路2.1MCU供电系统设计MCU供电飞思卡尔S12系列单片机采用了若干组电源，必须很好的对这些供电电源进行良好的滤波，才能设计出抗干扰能力强的控制器。我们将MCU供电系统分为内部供电和外部供电，内部供电部分按要求采用滤波电容并合理布线即可；外部供电则需要LC滤波为好。2.1MCU供电系统设计内部供电使用104～224的瓷片电容滤波，PCB布线可参考下图。外部供电滤波可采用L型LC滤波电路。2.1MCU供电系统设计

4、2.2复位系统设计复位系统：保证系统上电或复位时，使MCU处于一种确定的状态。将MCU的复位引脚置为某一固定电平并保持规定的时间，即可将其设置为复位状态（起始状态）FreescaleMCU一般使用低电平复位，复位时间因MCU不同而不同（查手册），一般为几ms~几十ms。简单复位电路2.2复位系统设计采用复位芯片的复位电路2.2复位系统设计2.3BDM调试接口设计BDM:BackgroundDebugModeBDM是Freescale广泛采用的调试接口，可以实现MCU的动态调试，排除程序设计中的错误。BDM原理框图如下：BDM接口只使用RESET、BKGD、GND和VCC即可

5、，一般以IDC6插头形式引出。其引脚定义：2.3BDM调试接口设计BKGD1NCNC2GNDVCCRESETDBM使用中一定要注意：插头且不可接反，否则芯片易损坏。设计时最好使用有定位键的接插件。2.3BDM调试接口设计2.4串口通讯设计FreescaleMCU一般至少带有一个SCI接口，通过一定的外部电路，可实现与PC机串口之间的通讯。PC机使用的时RS232形式的接口协议，其信息表达方式不同于一般TTL信息表达方式，需要完成RS232电平与TTL电平之间的转换，以实现PC机与MCU的通讯。利用PC机与MCU之间通讯，可方便系统调试。SCI（SerialCommunica

6、tionsInterface）接口有两条信号线RXD和TXD，其中RXD用于接收数据，TXD用于发送数据，两者信号均为TTL电平。可使用RS232收发器芯片进行转换，常用的芯片MAX232、SP232等。在设计时，一定要注意芯片适用电压范围，不要用3.3V芯片代替5V芯片。2.4串口通讯设计典型电路2.4串口通讯设计MCU最小系统原理图3电机及舵机驱动电路设计Freescale杯比赛使用的执行器主要是驱动电机和转向舵机。驱动电机需要设计功率驱动电路，转向舵机则只需提供电源和控制信号即可。驱动电机和转向舵机的控制信号一般由MCU的PWM模块产生，其参数的变化由控制软件决定。3

7、.1舵机电路设计比赛提供的转向舵机是标准的航模舵机，其接口形式为三线接口，插接件是带有定位键的专用插件。靠近定位键侧的为控制信号线，中间为电源线，剩下的一条为地线。转向舵机电源电压要按使用说明书要求使用，舵机驱动电流比较大，为其供电的电源应具备提供瞬时大电流的能力，不然会影响其动作速度。转向舵机的转向角一般接近±90°，转角与控制信号的关系如下：脉冲宽度为1.5ms时，舵机处于0°位置；脉冲宽度为2.5ms时，舵机处于90°位置；脉冲宽度为0.5ms时，舵机处于－90°位置为使舵机具有一定的保持力矩，需要每50ms