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关于瑞萨智能车比赛的电路

作者:huqin   来源:本站原创   点击数:  更新时间:2014年04月03日   【字体:

        前面已经介绍了电机、赛道等等,这次说一说电路部分。
        首先声明,关于电路的细节和一些具体指标、术语等等,不是特别了解,论述可能存在错误。

1.MCU
        比赛中指定用的控制器是瑞萨H8/3048F-ONE, 具体参数可以上瑞萨的网站查。 而组委会配发的CPU板其实不是瑞萨的产品,而是日本一家叫北斗电子的公司生产的,具体可以参考此链接(http://www.hokutodenshi.co.jp/7789/RY3048F-ONE.htm), 其中提供了关于CPU板的电路图。
        H8是类似M16C, 飞思卡尔的S12系列的一款MCU,具体有什么显著的特点,相对于M16C或S12, 我也没太深的体会。H8的开发环境常用的自然是瑞萨的HEW,组委会提供了评估板的HEW,对于比赛而言基本上是足够的了。当热,也可以选择GNU tools, 具体的tool chain, 可以在http://www.kpitgnutools.com上下载。
        使用H8的最大的问题在于没有调试器,无法进行片上调试,只有编译通过后,不断地通过串口下载到MCU中,直接看效果, 如果有瑞萨的E10的话,自然不是问题。
        由于瑞萨的渠道问题,个人或小批量的购买H8是一件比较麻烦的事,一旦MCU板坏了(不能烧程序,PWM口出了问题等等),就只能再向组委会购买,这样一来量少,二来贵,三来一去一回耗时间。 一个比较推荐的方法就是, 在设计调试过程中,用其他MCU(ARM7, M16c,S12等等)制成接口上,大小上与H8 MCU板相兼容的调试板,待设计成熟后最后把相关代码移植到H8上去。 这要可以节省不少时间,并提高效率。当然,这样做的一个前提就是要掌握基本的电子制作能力。

        在使用H8作为主控制器的前提下,使用一下辅助器件如FPGA,CPLD,乃至一些8位控制器是可以的,至少在日本的比赛中是允许的。这些辅助IC,主要用来实现速度控制,传感器器信号滤波等等。

2.驱动板
        驱动板为MCU提供电源,扩展部分功能,同时提供H桥电路控制电机。组委会提供的驱动板最大的缺点,就是体积有大,一块驱动板只能控制两路电机,性能上也不是非常好(主要和场效应管的性能有关)。 有能力话,最好自己重新设计制作驱动板。华科大的参赛队,除第一届使用组委会提供的驱动板外,往后都是自己设计制作的,采用贴片器件大大减少了驱动板的体积;选用更好的场效应管,提高了H桥电路的性能;增加了电池监控电路,保护电路,增加了 EEPROM, LED,按键,红外接收等等功能电路以方便调试。

3. 传感器
        组委会提供了一组由8颗S7136组成的数字式传感器。S7136是由日本著名光电子公司滨松(Hanematsu)生产的带调制功能的红外传感器,特点是;贴片封装体积小,集成度高,不易损坏,抗干扰性强(太阳,白炽灯的干扰基本对其无影响)。 缺点是: 作用距离小,只能贴地使用,购买困难,价格较贵(平均28-30,1个)。鉴于S7136的优异性能,推荐就使用组委会提供的传感器。
        除数字式传感器外,还可以使用模拟传感器来实现巡线的功能。如果设计得当的话,将取得比数字传感器更好的性能。模拟传感器一般采用红外对管制成。红外对管在电子市场上比较常见,这里推荐的是Sharp的GPS2S40, 体积小,集成转换电路, 输出0-5V 电压可以直接ADC。

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