智能汽车设计与实例教程-全套PPT课件.pptx

智能汽车竞赛考验参赛选手的综合能力，包括传感器的应用、电动机的应用、电路设计、自动控制原理、系统调试、机械结构设计等，将这些知识合理运用到智能汽车上是对选手的巨大挑战。对于竞赛选手来说，临场发挥对比赛成绩的好坏至关重要，及时制定并调整策略才能发挥出智能汽车的最大性能。;智能汽车竞赛考验参赛选手的综合能力，包括传感器的应用、电动机的应用、电路设计、自动控制原理、系统调试、机械结构设计等，将这些知识合理运用到智能汽车上是对选手的巨大挑战。对于竞赛选手来说，临场发挥对比赛成绩的好坏至关重要，及时制定并调整策略才能发挥出智能汽车的最大性能。;飞思卡尔微控制器;16位微控制器;ColdFire微控制器;KinetisARM?微控制器;课程概览;1.1竞赛与规则简介;竞赛流程：;1.2历届承办单位及获奖情况;2.1供电模块电路设计

2.2电动机驱动电路设计

2.3信号传递电路的设计

2.4测速模块原理与电路设计

2.5辅助调试设备及其电路设计

2.6主板外形设计

2.7PCB实体电路的设计

;良好的硬件设计是智能汽车稳定运行的基本保证。智能汽车的硬件模块大体可以分为三部分，即传感器电路、驱动电路和辅助电路。传感器电路主要包括不同组别的智能汽车在识别赛道时使用的传感器及其外围电路，如：

摄像头使用的图像采集“硬件二值化”电路

电磁的“放大、选频”电路等

驱动电路主要用于摄像头、电动机、舵机的驱动电路

辅助电路部分包括信号的缓冲、光电隔离等电路设计;智能汽车整体方案概述;2.1供电模块电路设计;2.1.1单片机供电电路设计;单片机需要一个稳定的电压保持平稳工作，所以供电最好设计为独立供电，避免与其他负载并联导致负载变化时影响单片机供电引起问题。

推荐使用“三端固定式集成稳压器”来为单片机提供降压稳压供电。;常用的稳压芯片有78系列、LM2940、AMS1117等系列。由于78系列的稳压芯片发热量较大，不作推荐。在5V稳压方案中使用LM2940进行讲解，在3.3V稳压方案中则使用AMS1117-3.3。;LM2940S5V稳压电路示例;AMS1117-3.33.3V稳压电路示例;2.1.2舵机供电电路设计;AMS1117-ADJ稳压电路示例;2.1.3特殊传感器的升压供电;从上表中可以得知，大部分供电模块都实现降压稳压的功能，其供电电压都低于供电电池的电压。然而在智能汽车的制作过程中，使用部分特殊的传感器或者芯片时需要为其提供高于电源的电压才能正常工作，如SONYCCD摄像头、MOS管电动机驱动H桥等。

在升压电路的设计中，对于大电流设备供电，推荐使用LM2577-ADJ；对于小电流设备供电，推荐使用MC34063。;LM2577-ADJ升压稳压电路示例;MC34063升压稳压电路示例;应用实例;2.1.4传感器等其他外设供电;2.2电动机驱动电路设计;2.2.1脉宽调制基本原理;形状不通过而冲量相同的各种窄脉冲;用PWM波代替正弦半波;相关概念;2.2.2H桥的基本原理;2.2.3A车模、D车模电动机驱动方案;优点：芯片集成度高、控制方法简单、外围电路简单

缺点：芯片内阻很大、易发热，温度过高会导致芯片过热保护而停止工作

适合驱动功率相对适中的A车模和D车模

不适合功率相对较大的B车模

;2.2.4B车模电动机驱动方案;N-MOS;12V的导通电压怎么实现？;初学者可购买驱动模块借鉴其设计方案;2.3信号传递电路的设计;2.3.1电动机控制信号的电平转换与隔离;74HC244三态缓冲器/线驱动器用于电动机驱动信号的输出;74HC244驱动示例电路;2.3.2传感器数据信号的电平转换;;74LS系列、74HC系列、CD系列芯片的区别;2.3.3舵机控制信号的隔离;耦合器隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，其作用主要是防止因有电的连接而引起干扰，特别是低压控制电路与外部高压电路之间。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了“电—光—电”的转换，从而起到输入、输出、隔离作用。;TLP181原理图;2.4测速模块原理与电路设计;2.4.1光电脉冲测速原理;2.4.2低成本方案——光电码盘;LM393正弦信号转方波信号的电路示例;2.4.3高精度方案——光电编码器;在编码器的使用过程中，由于编码器自身输出信号有电压信号及电流信号，为了避免电路波动时编码器的输出信号对单片机造成影响，建议在编码器与单片机之间的电路中加入光耦，从而保证单片机的正常工作