1、天 津 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院?？飘厴I(yè)論文題目：基于紅外傳感器的智能汽車設(shè)計完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日學(xué)習(xí)中心：嘉興專業(yè)名稱：電氣自動化技術(shù)學(xué)生姓名：李和平學(xué)生學(xué)號：132092433054指導(dǎo)教師：李娜娜天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院專科畢業(yè)論文基于紅外傳感器的智能汽車設(shè)計第一章 智能汽車設(shè)計概述第一節(jié) 智能汽車簡要介紹 智能汽車設(shè)計的模型車是采用智能汽車競賽所使用的車模，該車模是以韓國愛德美公司生產(chǎn)的Matiz系列1:10模型車如圖1所示，其基本尺寸參數(shù)如表一所列。圖1 模型車示意圖該模型車底盤采用的是等長雙橫臂式 表1 模型車的基本尺寸參數(shù) 基本參數(shù)尺寸軸 距1

2、98mm前輪距137mm后輪距138mm/146mm車輪直徑52mm傳動比18/76獨立懸架。但車輪上下跳動時，車輪平面 沒有傾斜，但輪距會發(fā)生較大變化，故車 輪發(fā)生側(cè)向滑移的可能性較大。根據(jù)汽車理論的基礎(chǔ)知識，可以在實際組建當(dāng)中進行調(diào)整，以使汽車獲得最佳的性能。關(guān)于智能汽車競賽的基本情況：參賽隊伍通過設(shè)計基于單片機的自動控制器控制模型車在封閉的跑道上自主尋線運行。在保證模型車運行穩(wěn)定即不沖出跑道的前提下，跑完一圈的時間越小，成績越好。自動控制器是以單片機MC9S12DG128為核心，配有傳感器、電機、舵機、電池以及相應(yīng)的驅(qū)動電路，它能夠自主識別路徑，控制模型車高速穩(wěn)定運行在跑道上。圖1所示為

3、安裝有自動控制器的模型車。比賽跑到表面為白色，中心有連續(xù)黑線作為引導(dǎo)線，黑線寬25cm。比賽規(guī)則限定了賽道寬度和拐彎最小半徑等參數(shù)，賽道具體形狀在比賽當(dāng)天現(xiàn)場公布?？刂破髯灾髯R別引導(dǎo)線并控制模型車沿著賽道運行。圖2所示為賽道示意圖。圖1 安裝有自動控制器的智能車設(shè)計自動控制是制作智能車的核心環(huán)節(jié)。在嚴格遵守規(guī)則中對于電路限制條件，保留智能車可靠運行的前提下，電路設(shè)計應(yīng)盡量簡潔緊湊，以減輕系統(tǒng)負荷，提高智能車的靈活性，同時應(yīng)堅持發(fā)揮創(chuàng)新原則，以簡潔但功能完美為出發(fā)點，并以穩(wěn)定為首要前提，實現(xiàn)智能車快速運行。圖2 賽道示意圖（700 mm×500 mm） 作為能自動識別道路運行的智能汽車

4、，車模與控制器可以看成一個自動控制系統(tǒng)。它可分為傳感器，信息處理，控制算法，執(zhí)行機構(gòu)四個部門組成。其中以單片機為核心，配有傳感器、執(zhí)行機構(gòu)以及它們的驅(qū)動電路構(gòu)成了控制系統(tǒng)的硬件；信息處理與控制算法由運行在單片機中的控制軟件完成。因此，自動控制器設(shè)計設(shè)計和控制軟件兩部分。硬件電路是整個設(shè)計的基礎(chǔ)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 硬件電路大賽詳細規(guī)則如下：A.電路器件及控制驅(qū)動電路限制1) 核心控制模塊可以采用組委會提供的 HCS12 模塊，也可以采用MC9SDG128 自制控制電路板,除了 DG128MCU 之外,不得使用輔助處理器以及其它可編程器件；2) 伺服電機數(shù)量不超過 3 個；3) 傳感器數(shù)

5、量不超過 16 個（紅外傳感器的每對發(fā)射與接受單元計為 1 個傳感器，CCD 傳感器記為 1 個傳感器）；4) 直流電源使用大賽提供的電池；5) 禁止使用 DC-DC 升壓電路為驅(qū)動電機以及舵機提供動力；6) 全部電容容量和不得超過 2000 微法；電容最高充電電壓不得超過 25 伏。B.賽道基本參數(shù)1) 賽道路面用紙制作，跑道所占面積不大于 5000mm* 7000mm，跑道寬度不小于 600mm；2) 跑道表面為白色，中心有連續(xù)黑線作為引導(dǎo)線，黑線寬 25mm；3) 跑道最小曲率半徑不小于 500mm；4) 跑道可以交叉，交叉角為 90°；5) 賽道為二維水平平面；6) 賽道有一

6、個長為 1000mm 的出發(fā)區(qū)，計時起始點兩邊分別有一個長度100mm 黑色計時起始線，賽車前端通過起始線作為比賽計時開始或者與結(jié)束時刻。注：不包括拐彎點數(shù)目、位置以及整體布局 第二節(jié) 智能汽車方案設(shè)計智能汽車的設(shè)計方案主要有兩種：一是，基于紅外傳感器的道路識別模塊設(shè)計的智能小車；二是基于CCD攝像頭的道路識別模塊設(shè)計的智能小車?；谶@兩種設(shè)計的智能汽車設(shè)計主要從以下幾個方面著手：硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，而軟件設(shè)計又是基于硬件設(shè)計和總結(jié)規(guī)律的基礎(chǔ)上得出的。首先沖硬件設(shè)計開始。2.1電源模塊電源模塊為系統(tǒng)其他模塊提供所需要的電源。設(shè)計中除了考慮電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)之外，還要在電源轉(zhuǎn)換效率、降

7、低噪聲、防止干擾和電路設(shè)計等方面進行優(yōu)化?？煽康碾娫捶桨甘钦麄€硬件電路可靠運行的基礎(chǔ)。全部硬件電路的電源由7.2V、2A/h的可充鎳鎘蓄電池提供。由于電路中的不同電路模塊所需要的工作電壓和電流容量各不相同，因此電源模塊應(yīng)該包含多個穩(wěn)壓電路，將充電電池電壓轉(zhuǎn)換成各模塊所需要的電壓，主要包括如下不同的電壓：1.5V 電壓。 主要為單片機、信號調(diào)理電路以及部分接口電路提供電源，電壓要求穩(wěn)定、噪聲小，電流容量大于500mA。2.6V電壓。 主要為舵機提供提供工作電壓。實際工作時，舵機所需要的工作電流一般在幾十毫安左右，電壓無需十分穩(wěn)定。3.7.2V這部分直接取自電池兩端電壓，主要為后輪驅(qū)動電機模塊提供

8、電源。4.12V電壓。 如果采用CCD/CMOS圖像傳感器來進行道路檢測，則需要12V工作電源。5.2V電壓。 為紅外發(fā)光管提供工作電壓?？梢圆捎瞄_關(guān)電源從電池降壓而得，這樣可以紅外檢測電路的電源利用效率。需要根據(jù)紅外發(fā)射管的參數(shù)確定該電壓值。除此之外，如果使用了其他芯片和傳感器，它們的工作電壓可能不在上述之內(nèi)，還需要通過專門的穩(wěn)壓電路，提供相應(yīng)的工作電壓。例如采用飛思卡爾公司的MC7260加速度傳感器進行車輪打滑檢測，該傳感器需要3.3V的工作電壓。電源模塊由若干相互獨立的穩(wěn)壓電路組成。一般采用如圖6所示的星形結(jié)構(gòu)，可以減少各模塊之間的相互干擾，進一步減少單片機的5V電源噪聲，可以單獨使用一

9、個5V的穩(wěn)壓芯片，與其他接口電路分開。 充電電池 （7.2V 2000mAh） 串聯(lián)穩(wěn)壓器 開環(huán)穩(wěn)壓器 串聯(lián)穩(wěn)壓器 5V 紅外 發(fā)光管 單片 機 轉(zhuǎn)速 傳感器 紅外 發(fā)光管 舵機 后輪 電機 7.2V6V 2V 圖6 電源模塊的電路結(jié)構(gòu)降壓穩(wěn)壓電路可以采用串聯(lián)穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓兩種芯片。開關(guān)穩(wěn)壓芯片的工作效率高，但有較高的電源噪聲，耗電量較大的電路適用于開關(guān)穩(wěn)壓電路。例如采用大電流紅外檢測電路，由于紅外發(fā)射管數(shù)量較多，總的消耗電流很大，采用開關(guān)電源將電池電壓降至2V左右作為紅外發(fā)射管的工作電壓，此時每個紅外發(fā)射管工作時只需要串聯(lián)很小的先留電阻甚至不用串聯(lián)電阻。采用這種方法，可以大大提高電源利用效率

10、。穩(wěn)壓電路的設(shè)計需要簡單可靠，在滿足電壓波動范圍要求下應(yīng)盡量簡化電源設(shè)計。例如舵機電源在4.56V的范圍內(nèi)，電流100mA左右，可以從7.2V的電池電壓通過串聯(lián)硅二極管而獲得。此外，通過實驗可發(fā)現(xiàn)，組委會所提供的舵機可以直接工作在7.2V電壓下，此時舵機響應(yīng)速度也會提高，所以直接使用電池電壓作為舵機的電源。如果采用CCD或CMOS攝像頭作為道路傳感器，它們工作電壓在912V范圍內(nèi)。此工作電壓高于電池的電壓，需要借助斬波升壓電路獲取?？梢圆捎脤ｉT升壓芯片進行設(shè)計，也可以利用單片機PWM輸出端口控制大功率晶體管進行斬波升壓。有些CMOS攝像頭工作電壓在69V之間，所以也可以直接使用電源電壓作為電源

11、，所以選擇CMOS攝像頭也可以簡化電路設(shè)計。消除電源中的噪聲，并減少電壓波動，需要在各級模塊中安裝濾波電容，包括容量小的高頻濾波電容以及大容量的電解電容。由于存在電機驅(qū)動，為了避免電機在啟動和制動過程產(chǎn)生的沖擊電流對于電源的影響，應(yīng)盡量加大電池的電容容量，但不要超過大賽允許放入電容容量限制。2.2 道路檢測模塊方案比較與選擇檢測賽道相對車模的偏移量、方向、曲率等信息是實現(xiàn)車模自主沿著賽道運行的基本信息基礎(chǔ)，獲取更多、更遠、更精確的賽道信是提高車模運行速度的關(guān)鍵。本次智能車模競賽的賽道是白底黑線，路徑識別即識別白底地面上的黑線軌道的檢測，常用的方案有： 方案一： 采用 CCD 攝像頭 圖7 CC

12、D 攝像頭探測路徑 使用 CCD 攝像頭采集路面圖像采用圖像處理與分析的方法判斷路徑，是路徑識別中常用的方法之一。這種方法的優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：能夠感知前方較遠距離處的賽道狀況；受外界干擾小。采用CCD最大的優(yōu)勢是通過對車輛前方圖像的處理我們能夠準確的判斷出車輛前方較長一段距離跑道的走向，從而為當(dāng)前車輛狀態(tài)的控制提供了大量的信息，我們可以根據(jù)攝像頭拍攝到的畫面，通過邊緣檢測等算法判斷出許多關(guān)鍵信息，如中心位置，方向，曲率等等，這些參數(shù)都是控制電動車穩(wěn)定并快速運行的關(guān)鍵參數(shù) 缺點：圖像處理計算量大，處理速度慢，實時性不高。采用面陣CCD路徑參數(shù)檢測算法也存在許多缺點，如開發(fā)有效路徑參數(shù)算法是非常復(fù)

13、雜的工作，并且CCD設(shè)備價格昂貴此外加上比賽規(guī)則的限制，我們只能使用規(guī)定的處理器，對于使用只有25MHz的單片機處理圖像信息，顯得力不從心，CCD攝像頭尋跡方案的優(yōu)點是可以更遠更早地感知賽道的變化，但是信號處理比較復(fù)雜，如何對攝像頭記錄的圖像進行分割和識別，加快處理速度是攝像頭方案的難點之一。方案二： 采用反射式紅外光電管 圖8 采用光電管檢測路徑 采用反射式紅外光電管，也是路徑檢測常用的方法。這種方法利用了路面不同的材料和顏色對光線的吸收和反射量不同，這樣我們檢測反射回來的光線就可以得到當(dāng)前位置的材料或者顏色。這種方法的優(yōu)缺點如下： 優(yōu)點：電路簡單，信號處理速度快。光電傳感器尋跡方案的優(yōu)點是

14、電路簡單、信號處理速度快。光電傳感器的排列方法、個數(shù)、彼此之間的間隔都與控制方法密切相關(guān)。 缺點：感知前方賽道距離有限，受外界紅外頻段光線干擾，精度比較低。光電管相對的感知距離較近并且只能提供非常少的前方車道的走勢信息。 反射式紅外檢測方式又可以分為交流式和直流式。交流式可以消除外界紅外光線的影響，但電路和信號處理過于復(fù)雜，采用直流式雖然其受到外界紅外光線的影響較大，但采取一定措施后可以減小干擾，這些措施包括：采用定向的紅外光電發(fā)射管和接收管；發(fā)射管發(fā)射方向朝向地面，實驗表明這樣可以大大的降低外界的干擾，達到正確識別路徑的要求。方案選擇論證：考慮到小車微處理器采用的是規(guī)定的S12單片機，其運算

15、速度決定了對圖像的處理與分析的時間很難達到實時性的要求，控制精度很難達到要求的范圍，小車速度也必定不能提高。交流式光電管電路設(shè)計比較復(fù)雜，在每個接收端都應(yīng)該有相應(yīng)的濾波器，這樣復(fù)雜的電路設(shè)計和調(diào)試都是相當(dāng)復(fù)雜的。根據(jù)上面介紹的兩種方案的優(yōu)缺點，權(quán)衡穩(wěn)定性、精度和速度后，我們選用了直流反射式紅外光電管方案。 本方案需要注意的問題如下：我們需要把光電管盡量貼近地面，以減小干擾；盡量密集排布光電管收發(fā)對，提高測量精度；程序上，需要確定合理的算法，得到當(dāng)前的路況。這些我們將在以下幾章詳細介紹。2.3 速度檢測方案小車的實際行駛速度是小車速度控制的控制輸入量，準確實時的測量小車的速度才能實現(xiàn)小車的速度控

16、制，即縱向控制。常用的測速方案有以下幾種：方案一： 光電測速傳感器原理是傳感器開孔圓盤的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸相連接，光源的光通過開孔盤的孔和縫隙反射到光敏元件上，開孔盤隨旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)一周，光敏元件上照到光的次數(shù)等于盤上的開孔數(shù)，從而測出旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)速度。靈敏度較高，但容易受外界光源影響。方案二： 測速發(fā)電機原理是將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化成電信號，適合于測量速度較高的旋轉(zhuǎn)物體的速度。采用電磁感應(yīng)的原理。但市場上測速發(fā)電機應(yīng)用于低壓市場的比較少，而且都比較重，不適用于模型車，并且要將側(cè)速發(fā)電機安裝到電動車上需要對電動車模型進行較大改動，由于其質(zhì)量較重，可能會嚴重影響電動車的機動性能，除非自制。優(yōu)點是測速準確、穩(wěn)定、快速，

17、可以直接由 AD 轉(zhuǎn)換器讀入單片機測得當(dāng)前速度值。 圖9 測速發(fā)電機方案三： 霍爾傳感器 其工作原理是：利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速，內(nèi)部具有穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、施密特觸發(fā)器和輸出電路，其輸出電平和 TTL 電平兼容。在待測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸上裝上一個圓盤，在圓盤上裝上若干對小磁鋼，小磁鋼愈多分辨率越高?；魻栭_關(guān)固定在小磁鋼附近，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體以角速度 M 旋轉(zhuǎn)時，每當(dāng)一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)，霍爾開關(guān)便輸出一個脈沖，計算出單位時間的脈沖數(shù)，即可確定旋轉(zhuǎn)體的速度。方案選擇論證： 光電測速傳感器受外界光源影響很大，不適合運動性物體的測速；測速發(fā)電機體積重量較大，不便于小車上安裝；集成化霍爾開關(guān)傳感器具

18、有靈敏可靠、體積小巧、無觸點、無磨損、使用壽命長、功耗低以及不怕塵土、油污、濕熱等優(yōu)點，綜合小車運動環(huán)境和重量輕的要求，我們使用了霍爾傳感器來進行速度檢測。2.4電源管理方案 電源模塊是整個智能車能否良好運行的最重要的基礎(chǔ)，良好的電源模塊可以大大減小系統(tǒng)出現(xiàn)疑難故障的幾率，并且穩(wěn)定的電源模塊也是系統(tǒng)各個部分協(xié)調(diào)工作的必要條件之一。電源系統(tǒng)主要要為單片機及光電檢測電路（+5V）、轉(zhuǎn)向舵機（+6V）、后輪驅(qū)動電路（+5V和+7.2V）三大部分分別提供穩(wěn)定的直流電源。解決方案介紹由于電池組的輸出電壓只有7.2V，而輸出要求5V和6V，不能使用最普通的并且常見的直流穩(wěn)壓電源芯片7805和7806，因為

19、他們要求輸入輸出電壓壓差至少在3V以上，所以我們選用了低壓降的LM2940作為5V電壓的穩(wěn)壓模塊，它的最低壓降只有0.8V，并且由于舵機和驅(qū)動電機對電源的影響很大，可能導(dǎo)致電源有較大紋波，為了盡可能的降低驅(qū)動電機和轉(zhuǎn)向舵機之間的干擾，我們采用另外一個穩(wěn)壓電源芯片專門為轉(zhuǎn)向舵機供電，我們選中LM1117為轉(zhuǎn)向舵機單獨提供電源，通過改變LM1117接地端（2引腳）的電勢，我們可以調(diào)節(jié)LM1117的輸出電壓，以滿足轉(zhuǎn)向舵機的電壓要求。并且在電池組輸出端加上1000u的電容，盡量減少電池組輸出電壓的波動。電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖10所示。 圖 10 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.5 控制算法方案控制系統(tǒng)算法是整個

20、系統(tǒng)設(shè)計的核心，是自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)“自動控制”的靈魂，控制算法的選擇和實現(xiàn)直接關(guān)系到系統(tǒng)工作的方式和性能。本設(shè)計中，小車的控制包括橫向控制（即轉(zhuǎn)角控制）和縱向控制（即速度控制），必須根據(jù)不同傳感器控制輸入量的特性以及不同執(zhí)行部件控制輸出量的特性不同，選擇合適的控制算法，才能達到良好的控制效果.。常用方案介紹： 在目前，人們常用的自動控制方法主要有三種，這就是經(jīng)典控制方法、現(xiàn)代控制方法和智能控制方法。 經(jīng)典控制理論是過去人們常用的控制理論，這種控制理論只能解決線性定常系統(tǒng)的控制問題。線性是指系統(tǒng)的輸入量和輸出量的關(guān)系是線性的，定常是指系統(tǒng)的輸入和輸出量的關(guān)系是恒定的，并不隨時間的變化而變化。經(jīng)典

21、控制方法是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。一般的工業(yè)生產(chǎn)過程較多屬于線性定常系統(tǒng)，可以用經(jīng)典控制方法來控制，經(jīng)典控制方法最典型的就是 PID 控制方法。PID控制應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟，其控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整，不必求出被控對象的數(shù)學(xué)模型就可以調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)品質(zhì)取決于 PID 控制器各個參數(shù)的整定。 現(xiàn)代控制理論可以解決時變系統(tǒng)的控制問題，在時變系統(tǒng)中，輸入量和輸出量的關(guān)系隨時間的變化而變化。故而現(xiàn)代控制理論在航空航天和軍事上有很大的作用?，F(xiàn)代控制方法是以狀態(tài)方程為基礎(chǔ)實現(xiàn)。 在控制工程中，有一些復(fù)雜的被控對象（或過程）的特性難以用一般物理及數(shù)學(xué)的已有規(guī)律來描述，而且沒有適當(dāng)?shù)臏y試手段，或測試儀器無法

22、進入被測區(qū)，以致不可能為其建立數(shù)學(xué)模型。對這類不具有任何數(shù)學(xué)模型的被控對象（或過程），運用傳統(tǒng)控制理論，包括現(xiàn)代控制理論很難取得滿意的效果。 自從 1974 年英國的 Mamdani 首次用模糊邏輯實現(xiàn)對蒸汽機的控制之后，模糊控制就成為一種有別于經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制的新的控制方式。模糊控制是基于人們的經(jīng)驗的，而經(jīng)驗是人們智能活動的結(jié)晶，故而模糊控制反映著人們的智能對生產(chǎn)過程的自動控制作用。故而模糊控制是比經(jīng)典和現(xiàn)代控制更高一級的控制方法，即智能控制方法。 智能控制方法是現(xiàn)在發(fā)展起來的最新控制方法，目前還在不斷完善和發(fā)展之中，模糊控制則是智能控制方法中的一種方法。由于模糊控制采用人的經(jīng)驗規(guī)則，有時

23、也稱經(jīng)驗控制或規(guī)則控制，模糊控制有如下幾個優(yōu)點：1 無需預(yù)先知道被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，所以，可以對那些數(shù)學(xué)模型難以求取或無法求取的對象進行有效控制；2 由于控制規(guī)則是以人的經(jīng)驗總結(jié)出來的條件語句表示的，所以，對于對模糊控制理論不熟悉的人來說，也很容易學(xué)懂和掌握模糊控制的方法；3 對被控對象的參數(shù)變化有較強的魯棒性；4 由于表示控制知識是以人的語言形式，故有利于人機對話和系統(tǒng)的知識處理，從而有利于系統(tǒng)處理的靈活性和機動性。方案選擇論證：分析本設(shè)計中小車系統(tǒng)各個被控對象的特點可以看出，小車中的橫向控制（即轉(zhuǎn)角控制）具有線性定常系統(tǒng)的特點，輸入的角度偏差和控制輸出的角度是一種線性關(guān)系，并且不隨時間

24、的變化而變化；而小車的縱向控制（即速度控制）的控制輸出量不僅和小車行駛過程中的角度有關(guān)，而且和小車的實際速度有關(guān)，并且對不同路面摩擦系數(shù)不同，輸入控制量和輸出控制量難以用一種線性的關(guān)系來描述。根據(jù)對以上三種控制方法的分析比較，結(jié)合小車系統(tǒng)各個被控對象的特點和實驗比較，本設(shè)計中小車的橫向控制采用經(jīng)典的 PID 算法，縱向控制則采用了模糊控制的方法。綜上，我們選擇直流反射式紅外光電管識別路徑；選擇霍爾開關(guān)檢測速度；選擇 PID 控制算法控制轉(zhuǎn)角；選擇模糊控制方法控制速度和制動；2.5 電機驅(qū)動模塊 模型車后輪驅(qū)動電機型號為RS-380電機，工作在7.2V電壓下，空載電流為0.5A，轉(zhuǎn)速為16000

25、r/min。在工作電流為3.3A，轉(zhuǎn)速達到14060r/min時，工作效率最大。通過電機驅(qū)動模塊，控制驅(qū)動電機兩端電壓可以使模型車加速運行，也對模型車進行制動。由于比賽中不需要模型車倒車，所以電機之工作在正轉(zhuǎn)方向上做功與發(fā)電兩個狀態(tài)?？梢允褂么蠊β示w管、全橋或者半橋電路，輸出PWM波形實現(xiàn)對于電機的控制。圖11給出了基于MC33886全橋電機驅(qū)動芯片的電路原理圖。 進一步提高對于電機驅(qū)動的能力，還可以從如下方面進行改進：采用大功率MOS管組成電機驅(qū)動電路，例如MOS管IRF540，由于大功率MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻小，允許大電流通過，可提供更大的瞬間加速電流。但是相應(yīng)的電路設(shè)計較為復(fù)雜。圖12給出了

26、使用MOS管組成的的點進驅(qū)動電路。驅(qū)動集成電路并聯(lián)使用提供更大的驅(qū)動電流。例如可以將兩片33886電機驅(qū)動芯片pin to pin并聯(lián)使用，借助驅(qū)動芯片內(nèi)部輸出特性實現(xiàn)兩片輸出電流均衡?？梢詾楣β使芑蛘呒沈?qū)動電路添加散熱片，改善它們工作條件，提高它們過載能力。電機驅(qū)動電路的電源可以直接使用電池兩端的電壓。模型車在啟動過程中往往會產(chǎn)生很大的沖擊電流，一方面會對其他電路造成電池兩端的電壓下降，甚至?xí)陀诜€(wěn)壓電路所需要的最低電壓值，產(chǎn)生單片機復(fù)位現(xiàn)象。為了克服啟動沖擊電流的影響，可以在電源中增加容值較大的電解濾波電容，也可以采用緩啟動的方式控制電機。在啟動時，驅(qū)動電路輸出電壓有一個漸變過程，使得電

27、機啟動速度略微降低從而減小啟動沖擊電流的幅度。 圖12 MOS管組成的電機驅(qū)動電路為了增加模型車制動效果，防止模型車沖出跑道的可能性，有些參賽隊伍還增加了機械剎車系統(tǒng)，在后輪旁邊增加了由伺服電機控制的剎車片完成對于模型車的剎車。 2.6 調(diào)試電路模塊調(diào)試電路用于模型車模型車開發(fā)調(diào)試階段工作中，特別是現(xiàn)場調(diào)試過程中。它一方面可以顯示模型車控制電路的各種信息以及工作參數(shù)，另一方面還可以對工作參數(shù)進行現(xiàn)場修改。調(diào)試電路通常與制作電路制作在一起，也可以單獨制作成可拆分的模塊，在比賽時將其拆下來。調(diào)試模塊顯示模型車控制電路的工作參數(shù)的方式有：1） 利用BDM開發(fā)工具的調(diào)試能力，顯示單片機運行時其內(nèi)部存儲

28、器中的數(shù)據(jù)；2） 利用DG128核心板上提供的串口通信接口，實現(xiàn)單片機與計算機通信，將單片機中的運行狀況反映在計算機的調(diào)試軟件中；3） 制作無線通信模塊，可以將模型車在快速運行中的狀態(tài)，通過無線通信方式發(fā)送到計算機中進行在線實時監(jiān)控；4） 制作獨立的調(diào)試板，其中帶有LCD或者LED數(shù)碼管等可以顯示單片機內(nèi)部信息，有的隊伍選用了HD7279A43S擴展了LED數(shù)碼管以及鍵盤輸出；5） 利用單片機內(nèi)部的EEPROM或RAM對于模型車運行中的參數(shù)進行存儲，然后再通過串口或者BDM調(diào)試工具送到計算機進行后期分析。對控制電路的工作參數(shù)進行現(xiàn)場修改，可以避免對單片機中程序反復(fù)下載的麻煩，也可以比賽現(xiàn)場調(diào)試

29、時對模型車運行參數(shù)進行最后的設(shè)置于優(yōu)化。一般可以通過如下幾種方式調(diào)整小車的參數(shù)：1） 在電路板上設(shè)置多個開關(guān)，通過它們的狀態(tài)實時對于控制程序的參數(shù)、工作模式甚至不同工作程序的選擇；2） 在電路中設(shè)置一些電位器，可以對于控制參數(shù)進行調(diào)整，比如PID控制中的參數(shù)；3） 可以通過串口、BDM頭、無線通信模塊將修正的參數(shù)發(fā)送到單片機中，將其存儲在內(nèi)部的EEPROM中。雖然調(diào)試電路的功能不對模型車直接進行控制，但“磨刀不誤砍柴工”，好的調(diào)試電路（或者調(diào)試工具）再加上正確的調(diào)試方法可以大大提高模型車調(diào)試的工作效率，方便排除硬件和軟件的缺陷，能夠檢測模型車運行性能，這些為尋找最優(yōu)的控制策略以及控制參數(shù)打下基

30、礎(chǔ)。 2.7 輔助電路方案設(shè)計2.7.1 舵機驅(qū)動 舵機最早出現(xiàn)在航模運動中，控制航模上的發(fā)動機、翼舵轉(zhuǎn)向。在模型車上，多級的輸出轉(zhuǎn)角通過連桿傳動控制前輪轉(zhuǎn)向。此外，也可以利用舵機進行機械剎閘制動、位置傳感器主動掃描等操作。比賽規(guī)則要求模型車中的舵機數(shù)不超過3個。舵機本身是一個位置隨動系統(tǒng)。它由舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機和控制電路組成。通過內(nèi)部的位置反饋，使它的的舵盤輸出轉(zhuǎn)角正比于給定的控制信號，因為對于它的控制可以使用開環(huán)控制方式。在負載力矩小于最大輸出力矩的情況下，它的輸出轉(zhuǎn)角正比于給定的脈沖寬度。舵機接口一般采用三線連接方法，黑線為電源地線，紅線為電源線，一般采用兩種標(biāo)準

31、，4.8V和6V，分別對應(yīng)于3節(jié)和4節(jié)電池的電壓。另外一根連線（藍色或者黃色）為控制信號線?？刂菩盘柺侵芷谠?0ms左右的脈沖信號，脈沖信號的寬度決定舵機輸出舵盤的角度。舵機輸出轉(zhuǎn)角與控制信號脈寬之間的關(guān)系如圖13所示。脈寬轉(zhuǎn)角（+為順時針方向） 控制舵機的脈沖可以使用MCS9S12DG128 +45 -的1路PWM產(chǎn)生。單片機中有8路獨立的PWM輸出端口，可以將其中相鄰的2路PWM輸出級聯(lián)成一個 16位PWM輸出。在單片機總線頻率為24MHz的時 1100 1500 1900 脈寬/µs侯，設(shè)置級聯(lián)PWM周期常數(shù)為60000，對應(yīng)PWM 周期為20ms，占空比常數(shù)為4500對應(yīng)45

32、輸出為1.5ms。改變占空比常數(shù)可以改變輸出脈沖 圖13舵機輸出轉(zhuǎn)角與控制信號 的寬度。 脈寬之間的關(guān)系車模采用大賽組統(tǒng)一提供的SRM-102型舵機，工作電源為6V。影響舵機控制特性的一個主要參數(shù)是舵機的響應(yīng)速度即舵機輸出軸 轉(zhuǎn)動 角速度， 這個參數(shù)一般以舵機輸出轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)60°所需要的時間表示。SRM - 102型舵機響應(yīng)速度為0.2s/60°。舵機轉(zhuǎn)動一定角度有時間延遲，時間延遲正比于旋轉(zhuǎn)過的角度，反比于舵機的響應(yīng)速度。通過后面控制策略分析可知，舵機的響應(yīng)速度直接影響模型車通過彎道時的最高速度，提高舵機的響應(yīng)速度是提高模型車平均速度的關(guān)鍵。盡量選擇最大的輸出電壓，可以提高

33、舵機的響應(yīng)速度。大賽規(guī)則不允許采用升壓電路為為舵機提供工作電源。提高舵機控制前輪轉(zhuǎn)向速度的另外一個方法是采用杠桿原理，在舵機的輸出轉(zhuǎn)盤上安裝一個較長的輸出臂，將轉(zhuǎn)向傳動桿連接在輸出臂末端。這樣就可以在舵機輸出較小的轉(zhuǎn)角下，取得較大的前輪轉(zhuǎn)角，從而提高了整個車模轉(zhuǎn)向控制速度。連接方式如圖14所示。 圖 14 舵機輸出結(jié)構(gòu)示意圖 此外，將驅(qū)動舵機脈沖波形的周期從原來的20ms減小到10ms增加舵機控制信號的更新頻率，減少舵機控制環(huán)節(jié)中延時。2.7.2 電池電壓檢測 蓄電池電壓的大小不僅影響電機轉(zhuǎn)速，同時也對其他電源模塊也有影響。檢測電池電壓不但可以為后面控制策略提供控制參數(shù)，同時也可以在調(diào)試過程中

34、提供電池電壓報警信號。電池電壓可以通過電阻分壓后通過單片機的A/D輸入端口進行測量。2.7.3 加速度傳感器 加速度傳感器可以測量車模運行穩(wěn)定性、車輪是否打滑以及賽道是否有坡道等信息。通過這些信息可以調(diào)整模型車速度保證運行穩(wěn)定性。選擇在車模上安裝1個或是2個加速度傳感器輔助判斷車模的穩(wěn)定性。 2.8 MC9S12DG128單片機介紹 2.8.1 HCS12原理及應(yīng)用-PWM模塊介紹 開始介紹該MCU的PWM模塊。PWM 調(diào)制波有 8 個輸出通道，每一個輸出通道都可以獨立的進行輸出。每 一個輸出通道都有一個精確的計數(shù)器（計算脈沖的個數(shù)），一個周期控制寄存器 和兩個可供選擇的時鐘源。每一個 PWM

35、 輸出通道都能調(diào)制出占空比從 0100% 變化的波形。PWM 的主要特點有：1、它有 8 個獨立的輸出通道，并且通過編程可控制其輸出波形的周期。2、每一個輸出通道都有一個精確的計數(shù)器。3、每一個通道的 PWM 輸出使能都可以由編程來控制。4、PWM 輸出波形的翻轉(zhuǎn)控制可以通過編程來實現(xiàn)。5、周期和脈寬可以被雙緩沖。當(dāng)通道關(guān)閉或 PWM 計數(shù)器為 0 時，改變周期和脈寬才起作用。6、8 字節(jié)或 16 字節(jié)的通道協(xié)議。7、有 4 個時鐘源可供選擇（A、SA、B、SB），他們提供了一個寬范圍的時 鐘頻率。8、通過編程可以實現(xiàn)希望的時鐘周期。9、具有遇到緊急情況關(guān)閉程序的功能。 10、每一個通道都可以

36、通過編程實現(xiàn)左對齊輸出還是居中對齊輸出。2.8.2 HCS12原理及應(yīng)用-PWM寄存器說明1 1、PWM啟動寄存器PWMEPWME 寄存器每一位如圖 1 所示： 復(fù)位默認值：0000 0000B圖 1 PWME 寄存器 每一個PWM 的輸出通道都有一個使能位 PWMEx 。它相當(dāng)于一個開關(guān)，用來啟動和關(guān)閉相應(yīng)通道的 PWM 波形輸出。當(dāng)任意的 PWMEx 位置 1，則相關(guān)的 PWM 輸出通道就立刻可用。用法： PWME7=1 - 通道7 可對外輸出波形PWME7=0 - 通道7 不能對外輸出波形 注意：在通道使能后所輸出的第一個波形可能是不規(guī)則的。當(dāng)輸出通道工作在串聯(lián)模式時（PWMC

37、TL 寄存器中的 CONxx 置1），那么）使能相應(yīng)的 16 位 PWM 輸出通道是由 PWMEx 的高位控制的，例如 ：設(shè)置 PWMCTL_CON01 = 1,通道0、1級聯(lián)，形成一個16位 PWM 通道，由通道 1 的使能位控制 PWM 的輸出。 2、PWM時鐘選擇寄存器PWMCLKPWMCLK 寄存器每一位如圖3 所示： 復(fù)位默認值：0000 0000B圖2 PWMCLK 寄存器 S12的PWM 共有四個時鐘源，每一個 PWM 輸出通道都有兩個時鐘可供選擇（ClockA、ClockSA 或Clock B、ClockSB）。其中0、1、4、5 通道可選用ClockA和C

38、lockSA，2、3、6、7 通道可選用ClockB、ClockSB 通道。該寄存器用來實現(xiàn)幾個通道時鐘源的選擇。 用法： PCLK0 = 1 - 通道0（PTP0）的時鐘源設(shè)為ClockSA PCLK2 = 0 - 通道2（PTP2）的時鐘源設(shè)為ClockB2.8.3 HCS12原理及應(yīng)用-PWM寄存器說明2 1、PWM預(yù)分頻寄存器PWMPRCLKPWMPRCLK 寄存器每一位如圖3 所示：  復(fù)位默認值：0000 0000B圖 3 PWMPRCLK 寄存器 PWMPRCLK 寄存器包括ClockA預(yù)分頻和ClockB預(yù)分頻的控制位。ClockA、ClockB的

39、值為總線時鐘的1/2n (0n7)，具體設(shè)置參照圖4和圖5圖 4 Clock A 預(yù)分頻設(shè)置圖5 Clock B 預(yù)分頻設(shè)置PCKB0PCKB2 是對ClockB進行預(yù)分頻。PCKA0PCKA2 是對ClockA進行預(yù)分頻。2、PWM分頻寄存器PWMSCLA、PWMSCLBPWMSCLA 寄存器每一位如圖 6 所示：圖6 PWMSCLA寄存器Clock SA 是通過對 PWMSCLA 寄存器的設(shè)置來對ClockA 進行分頻而產(chǎn)生的。其計算公式為：Clock SA=Clock A /(2*PWMSCLA)PWMSCLB 寄存器與PWMSCLA 寄存器相似，Clock SB 就是通過對PWMSCL

40、B 寄存器的設(shè)置來對 ClockB 進行分頻而產(chǎn)生的。其計算公式為：Clock SB=Clock B /(2*PWMSCLB)2.8.4 PWM寄存器說明31、PWM極性選擇寄存器PWMPOLPWMPOL 寄存器每一位如圖7 所示：   該寄存器是07通道PWM輸出起始極性控制位，用來設(shè)置PWM輸出的起始電平。  用法：PWMPOL_PPOL0=1- 通道 0 在周期開始時輸出為高電平，當(dāng)計數(shù)器等于占空比寄存器的值時，輸出為低電平。對外輸出波形先是高電平然后再變?yōu)榈碗娖健?#160;2、PWM波形對齊寄存器PWMCAEPWMCAE 寄存器每一位如圖 8

41、所示： 圖 8 PWMCAE 寄存器 PWMCAE 寄存器包含 8 個控制位來對每個 PWM 通道設(shè)置左對齊輸出或中心對齊輸出。 用法: PWMCAE_CAE0 = 1 - 通道0 中心對齊輸出 PWMCAE_CAE7 = 0 - 通道7 左對齊輸出注意：只有輸出通道被關(guān)閉后才能對其進行設(shè)置，即通道被激活后不能對其進行設(shè)置。2.8.5 PWM工作原理S12微控制器PWM模塊是由獨立運行的8位脈沖計數(shù)器PWMCNT、兩個比較寄存器PWMPER和PWMDTY組成。1、左對齊方式在該方式下，脈沖計數(shù)器為循環(huán)遞增計數(shù)，計數(shù)初值為0 。當(dāng)PWM使能后，計數(shù)器PWMCNT從0

42、開始對時鐘信號遞增計數(shù)，開始一個輸出周期。當(dāng)計數(shù)值與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時，比較器1輸出有效，將觸發(fā)器置位，而PWMCNT繼續(xù)計數(shù)；當(dāng)計數(shù)值與周期常數(shù)寄存器PWMPER相等時，比較器2輸出有效，將觸發(fā)器復(fù)位，同時PWMCNT也復(fù)位，結(jié)束一個輸出周期。原理參照圖14：圖14 PWM左對齊方式2、中心對齊方式在該方式下，脈沖計數(shù)器為雙向計數(shù)，計數(shù)初值為0 。當(dāng)PWM使能后，計數(shù)器PWMCNT從0開始對時鐘信號遞增計數(shù)，開始輸出一個周期。當(dāng)計數(shù)器與占空比常數(shù)寄存器PWMDTY相等時，比較器1輸出有效，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，而PWMCNT繼續(xù)計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值與周期常數(shù)PWMPER相等時，比較器2輸出有

43、效，此時改變PWMCNT的計數(shù)方向，使其遞解計數(shù)；當(dāng)PWMCNT再次與PWMDTY相等時，比較器1再一次輸出有效，使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，而PWMCNT繼續(xù)遞減計數(shù)等待PWMCNT減回至0，完成一個輸出周期。原理參照圖6:圖15    中心對齊方式3、周期計算方法左對齊方式：輸出周期 = 通道周期 × PWMPERx中心對齊方式：輸出周期 = 通道周期 × PWMPERx × 24、脈寬計算方法左對齊方式：占空比 = (PWMPERx - PWMDTYx) / PWMPERx × 100%中心對齊方式：占空比 = PWMDTYx

44、/ PWMPERx × 100%2.10 飛思卡爾核心板XS128_112 系統(tǒng)板使用說明歡迎使用智能車制作網(wǎng)站推出的 XS128_112 系統(tǒng)板，請在使用前仔細閱讀以下內(nèi)容：一.跳線設(shè)置1. S1-用來確定 BDM 接口定義模式，焊接 51 歐電阻至板上標(biāo)識的圓點處 BDM 接口為清華定義，否則為飛思卡爾定義。2. S2-用來連接 LM1881 與單片機 AD0 引腳，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處單片機AD0 引腳將與 LM1881 視頻輸入引腳連接，這樣在 AD0 引腳輸入模擬視頻信號，單片機即可對視頻信號進行采集同時板載 LM1881 進行視頻信號分離。3. S3-用來

45、連接 LM1881 奇偶場輸出引腳與單片機的 PA0，焊接 0 歐電阻或直接用焊錫連接該處 LM1881 奇偶場輸出引腳將與單片機 PORTA0 連接，此時設(shè)定 PA0 為輸入端，即可完成對視頻信號奇偶場的識別。4. MODESET-單片機運行模式設(shè)置，默認情況下焊接 3 個 3.3K 電阻至此則為單片運行模式，若需要更改單片機的運行模式，可將此處電阻焊下，通過對引腳 PE4,PE5,PE6,PE7 輸入對應(yīng)高低電平則可更改運行模式。 2系統(tǒng)板引腳圖第3節(jié) 智能小車的設(shè)計步驟智能小車的設(shè)計主要分為以下幾個步驟： 掌握開發(fā)工具的基本使用方法 小車的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 小車的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計 小車的驅(qū)動電路

46、設(shè)計 算法設(shè)計 軟件設(shè)計 系統(tǒng)整體調(diào)試階段相關(guān)技術(shù)參數(shù) 第二章 智能汽車的設(shè)計與實現(xiàn)第1節(jié) 開發(fā)工具介紹與使用方法1.1.1 CodeWarrior for HCS12 簡介 Metrowerks 公司提供的 CodeWarrior for HCS12 教學(xué)用版本，它是面向以 HC12 或 S12 為 CPU 的單片機嵌入式應(yīng)用開發(fā)的軟件包，包括集成開發(fā)環(huán)境 IDE、處理專家?guī)?，全芯片仿真、C 交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及BDM 調(diào)試器。如同多數(shù)軟件開發(fā)商一樣，Metrowerks 公司提供 CodeWarrior的教學(xué)版本（Special Edition），使用教學(xué)版本對成的代碼有一定的限

47、制，不能超過 12KB，對工程包含的文件數(shù)目限制在了 30 個以內(nèi)3。雖然存在著這些限制，但是對于我們這次的智能車系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)是足夠了。關(guān)于CodeWarrior for HCS12 的詳細使用說明，請參閱 freescale 網(wǎng)站上的技術(shù)手冊（）。1.1.2 BDM 開發(fā)工具 后臺調(diào)試模式（Background Debug Mode）是當(dāng)代單片機普遍采用的調(diào)試方式之一，在 BDM 模式下主要可以實現(xiàn)一下 3 個方面的功能3： 首先是應(yīng)用程序的下載與在線更新。在 BDM 模式下，可以對 Flash 做寫入和擦除操作，故可以在產(chǎn)品出廠前即將應(yīng)用程序下載的產(chǎn)品當(dāng)中去，也可以在產(chǎn)品出廠后更應(yīng)用程序

48、。BDM 模式的另一功能是做單片機內(nèi)部資源的配置與修復(fù)，程序的加密處理等。一些 MCU 的內(nèi)部寄存器只能在 BDM 模式下操作，特別是一些單片機內(nèi)部詞源配置的寄存器。 BDM 的第三個功能室做應(yīng)用程序的動態(tài)調(diào)試。S12 系列單片機的 BDM調(diào)試模式有這種功能。和多時現(xiàn)代單片機一向，S12 單片機 CPU 內(nèi)部使用了 4 級流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得 CPU 的讀取指令，解釋指令，執(zhí)行指令等操作看起來好像是并行的。S12 單片機是 16 位單片機，每次讀操作可以讀入 2 條指令，對于下一個度指令周期來說，就可能是一個空周期。BDM模式下的 S12 單片機就可以利用“偷”到的控周期，在應(yīng)用程序運行時

49、動態(tài)的，實時地讀取 CPU 內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)，達到動態(tài)調(diào)試的效果。 S12 片內(nèi)的 BDM 模塊框圖如圖 1-2 所示，右邊的 BKGD 引腳與 BDM調(diào)試器相連，左邊接入片內(nèi)的 CPU 總線。 圖 17 BDM 模塊框圖1.1.3 Altium Designer 簡介 Altium Designer 6.0，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的下一個版本。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品。 Altium Designer 6.0 是兩年之內(nèi)的第六次更新，極大地增強了對高密板

50、設(shè)計的支持，可用于高速數(shù)字信號設(shè)計，提供大量新功能和改進，改善了對復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)航，可將器件放置在 PCB 板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 以前這些高級的 PCB 設(shè)計技術(shù)被限定在高級 的 PCB 設(shè)計產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對于大多數(shù)工程師來說價格昂貴。然而，Altium 的理念是讓電子設(shè)計變得更容易，Altium Designer 6.0 讓每一位工程師都能使用最新的設(shè)計功能。 Altium Designer 6.0 極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設(shè)計的時間，簡化了復(fù)雜板卡的設(shè)計導(dǎo)航功能，設(shè)計師可以有效處理高速差分信號，尤其對

51、大規(guī)模可編程器件上的大量 LVDS 資源。AltiumDesigner 6.0 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計流程和更低的制造成本縮短上市時間。1.2 主要工作說明 第二節(jié)：闡述了機械設(shè)計的具體方法。 第三節(jié)：詳細介紹了智能車硬件系統(tǒng)設(shè)計的具體內(nèi)容。 第四節(jié)：系統(tǒng)控制算法設(shè)計：比較了常用控制算法的優(yōu)缺點，對 PID算法和模糊控制算法進行了詳細的介紹，并根據(jù)小車系統(tǒng)硬件設(shè)計和運行環(huán)境及實驗結(jié)果的比較對小車縱向控制和橫向控制算法進行了合理選擇。 第五節(jié)：系統(tǒng)軟件實現(xiàn)：給出了小車系統(tǒng)算法流程，介紹了各功能模塊的初始化和輸入控制量的計算與編碼。 第六節(jié)：對智能車進行測試優(yōu)化，調(diào)

52、整參數(shù)，改善智能車的性能。 第七節(jié)：給出了智能車的主要技術(shù)參數(shù)。第2節(jié) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械設(shè)計主要指小車車模各機械模塊的布局與安裝以及各種機械部件的制作與裝配。機械設(shè)計的好壞直接關(guān)系到小車能否正常運行和小車的整體性能，除去車賽組委會提供好帶有四輪和電機的小車底盤，小車車模的機械設(shè)計主要包括小車機械整體布局、路徑檢測機構(gòu)的安裝、舵機的安裝、電路底板的安裝及測速機構(gòu)的安裝。 2.1 小車機械整體布局 小車整體機械布局圖如圖 2-1 所示 圖 2-1 小車簡化俯視圖 小車的整體機械機構(gòu)主要由以下幾個部件組成： 1. 光電管電路板，橫向置于車體前方2. 延伸連桿，平行連接車體和光電管電路板；3. 舵機及舵機連桿，位于兩前輪之間；4. 底盤；5. 電路底板，固定于車體中后方；6. 電池，位于電路底板下方；7. .車輪；8. 電機，位于