基于红外探测的智能寻径赛车的设计

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1、课程设计任务书学生姓名学生专业电子信息工程学生学号学生班级指导教师黄进设计题目基于红外探测的智能寻径赛车的设计设计初始条件(已知技术参数)：1、赛车：采用G768模型车。2、微控制器：采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位MCU微控制器。16位MCU采用9S12XS128（封装不限），也可以选用16位DSC或2片8位MCU。3、电机：采用RS-380ST或RS-380SH电机。4、电机驱动芯片：采用KIT33886电机驱动芯片。5、速度检测：可采用测速发电机、转角编码盘、反射式光电检测、透射式光电检测、霍尔传感器等方法。6、舵机：采用

2、S3010舵机。7、加速度传感器：采用MMA7260Q三轴加速度传感器。8、电源稳压芯片：采用LM7805、TPS7350、MC34063API、MAX638、uPC24A05等集成稳压芯片。要求完成的主要任务:1、硬件设计（1）单片机最小系统：可采用MC9S12XS128MAA、S9S12XS128J1CAA/R、S9S12XS128J1VAA/R、S9S12XS128J1MAA/R或自行设计。要求给出所用单片机最小系统的电路原理图，分析其控制原理和优缺点，提出一些优化措施（如，增加调试电路，用于显示赛车控制电路的各种信息和工作参

3、数，以及对工作参数进行现场修改。调试电路显示控制电路的工作参数时，可利用BDM工具、制作无线通信模块、制作独立的调试板、通过串口传送给计算机处理等方式；调试电路修改控制电路的工作参数时，可通过设置模式开关、设置电位器、将修正参数发送并存储到单片机EEPROM或RAM等方式。调试电路可与控制电路制作在一起，也可制作成可拆分的模块）。（2）电机驱动模块：使用大功率晶体管、全桥或半桥电路，输出PWM波形实现对电机的控制。控制驱动电机两端电压可以使赛车加速，也可对赛车制动。由于不需要赛车倒车，所以电机只工作在正转方向上做功与发电两个状态。本

4、设计采用KIT33886电机驱动芯片完成对电机的控制，要求给出电机驱动芯片的电路原理图，分析其控制原理和优缺点，提出一些优化措施（如，为了克服启动冲击电流的影响，可以在电源中增加容值较大的电解滤波电容，或采用缓启动的方式控制电机；为了增强制动效果，可在后轮旁增加由伺服电机控制的机械刹车系统完成对赛车的制动；等等）。（3）车速检测模块：通过检测驱动电机的转速来实现。在车轮没有打滑的情况下，车速正比于驱动电机的转速。本设计可采用测速发电机、转角编码盘、反射式光电检测、透射式光电检测、霍尔传感器等方法来检测电机的转速。测速发电机输出的电压

5、信号可以由单片机的A/D端口进行读取，其余的输出脉冲信号可以由单片机的I/O端口输入到单片机内部的定时器/计数器模块中进行测量，通过周期性地读取计数器的计数数值，来反映脉冲的频率，从而得到车速信。要求分析所用方法的测速原理和特点。（4）舵机驱动模块：舵机是一个位置随动系统，由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位器、直流电机和控制电路组成。舵机的输出转角正比于给定的控制信号，通过连杆传动控制前轮转向，可采用开环控制方式。本设计采用S3010舵机，其控制脉冲可采用MC9S12XS128的1路PWM，要求给出舵机的电路原理图、舵机控制结构的示意

6、图，分析其控制原理和优缺点，提出一些优化措施（如，为了提高舵机的响应速度，可在允许的工作电压范围内尽量选择最大的工作电压；可增加舵机控制信号的更新频率以减少控制环节中的延时；可在舵机的输出舵盘上安装一个较长的输出臂，其末端连接转向传动杆，实现在舵机输出较小转角下获得较大的前轮转角；等等）。（5）加速度检测模块：用于检测赛车运行稳定性、车轮是否打滑、赛道是否有坡度等信息。加速度传感器的输出模拟信号正比于加速度，可通过单片机的A/D输入端口进行采集。本设计采用MMA7260Q三轴加速度传感器，要求给出加速度传感器的电路原理图，分析其控制

7、原理和特点。（6）电源管理模块：为系统其他各个模块提供所需要的电源，是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化。电源管理模块应该包括多个稳压电路，将充电电池电压（7.2V）转换成各个模块所需要的电压（如，红外发光管需2V电压，单片机需5V电压，舵机需6V电压，电机需7.2V电压，CCD传感器需12V电压等）。本设计可采用LM7805、TPS7350、MC34063API、MAX638、uPC24A05等集成稳压芯片，要求给出所用

8、集成稳压芯片的电路原理图，分析其稳压原理和优缺点，提出一些优化措施（如，为了消除电源中的噪声并减少电压波动，可以在各级电源模块中安装滤波电容，包括容量小的高频滤波电容或大容量的电解电容等；为了避免电机在启动和制动过程中产生的冲击电流对