电磁组飞思卡尔智能车技术报告（共43页pdf） -

标题: 电磁组飞思卡尔智能车技术报告（共43页pdf） [打印本页]

作者: c1234qwer123 时间: 2018-3-6 13:13
标题: 电磁组飞思卡尔智能车技术报告（共43页pdf）
电磁组飞思卡尔智能车技术报告

2.1 核心控制单元
整车以 MK60DN512ZVLQ10 微控制器作为控制核心， Kinetis 系列微控制器是飞思卡尔公司于 2010 年下半年推出的基于 ARM Cortex-M4 内核的 32 位微控制器，是业内首款 Cortex-M4 内核芯片。强大的运算处理能力和丰富的片内资源，是智能车的一颗强劲的心脏，保证的车体姿态控制的实时性和准确性。
2.2 电源管理模块

为智能车提供稳定的电源的前提下，为了简化电路，我们采用了  LM2940,AMS1117 两种线性稳压电源芯片，这两种芯片电路简单、纹波很小，适合我们使用。LM2940  是国家半导体公司生产的一款线性低漏极失调电流稳压器，最大允许电流 1A，线性度非常好，非常适合为模拟器件提供稳定的电源。AMS1117  是一款与 LM2940 功能特性类似的三端线性低压差稳压芯片，最大允许电流 0.8A 作为，单片机和陀螺仪等模拟元件的供电电源。为了让单片机稳定工作，避免电机对单片机影响我们特地专门为单片机使用了一个独立的  3.3V 稳压芯片，而且采取了 5V 于 3.3V 稳压芯片级联的方式，保证了单片机工作电压的稳定。

2.3 加速度计和陀螺仪模块
由于直立控制的需要，我们在智能车上安装了陀螺仪和加速度计，我们分别使用了大赛组委会要求的日本村田公司生产的 ENC-03MB 陀螺仪和飞思卡尔公司生产的度计。
MMA7361 是飞思卡尔公司生产的高性价比微型电容式三轴加速度传感器， MMA7361 采用信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，提供 ?．5g／6g两个量程，用户可在这个灵敏度中选择，该器件带有低通滤波并已做 0g补偿。ENC-03MB 陀螺仪是一种应用科氏力原理的角速度传感器，它输出一个和角速度成正比的模拟电压信号。具有体积小、重量轻、响应快、低功耗等特性。
供电电压Vdc2.7~5.25
最大角速度 deg./sec.+/-300
最大响应频率 50 Hz。
以上特性基本满足了智能车直立对角度测量的要求。但是实际使用中会发现，该器件具有很大的温漂，为了抑制温漂在芯片输出端加一个小电容，但是这将会带来过冲的问题。对于过冲目前没有一个个合适的解决方案，因此我们去掉了这个小电容，因此带来的温漂问题我们是将加速度计和陀螺仪采集回来的数据送到单片机中通过卡尔曼滤波程序处理得到我们所需要的角度值。

2.4 测速模块
我们所使用的 C车车模有两个电机，转向时需要电子差速，因此我们的采用了两路速度闭环控制，为每个轮子安装了一个编码器进行测速。两个编码器都是欧姆龙公司生产的 300线编码器，采用5V供电，输出为峰峰值为 1V左右的正弦波，然后经过一个滞回比较器后成为幅值为 3.3V的方波，输入到单片机内进行计数，由于 K60有两个正交解码模块可以配置成计数模式，因此我们免去了外部计数器的电路。为了避免电机附近电磁场对编码器信号的影响我们特地在编码器上包裹了一层锡纸，以此来屏蔽干扰。

2.5 信号检测模块
信号检测模块是整个车方向控制的核心，我们使用了 MAX4451 高速仪表运放对微弱的磁场信号进行放大，采用两个电感水平放置检测道路信息，通过滤波整流后将电感距中心线的距离转化成为电平的大小。

2.5.1 选频电路
赛道上使用 20kHz 的交变磁场作为路径导航信号，在频谱上可以有效地避开周围其它磁场的干扰，因此信号放大需要进行选频，使得 20kHz 的信号能准确的被我们识别，去除其它干扰信号的影响。因此我们使用 LC并联电路来实现选频电路。如下图所示。
其中，E 是感应线圈中的感应电动势， L 是感应线圈的电感量， R0 是电感的内阻

2.7 调试模块
为了实时掌握车子运行状况，方便及时的调整车内运行参数，我们使用了无线模块，实时的传回波形，供我们分析。我们购买了一对 XL02-232AP1 无线模块，安装在车子侧
面。在实际使用时我们发现该模块强大电磁场有时会对一些模拟信号产生干扰，包编码器信号，道路检测信号。因此我们在设计 PCB 使将无线模块放在侧面，附近避免存在模拟器件。以此来避免干扰。

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