全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛

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1、全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛2全国大学生"飞思卡尔"杯智能汽车竞赛(2)2010-07-1516：28第四章赛车硬件系统的设计与实现图4.3LM1881信号连接原理图视频信号通过引脚2(compositevideoinput)输入LM1881，。引脚1为行同步信号输出端(compositesyncoutput)。引脚3为场同步信号输出端(verticalsyncoutput)，当摄像头信号的场同步脉冲到来时，该端将变为低电平，一般维持230us，然后重新变回高电平。引脚7为奇-偶场同步信号输出端(odd/evenoutput)，当摄像头信号处于奇场

2、时，该端为高电平，当处于偶场时，为低电平。奇-偶场的交替处与场同步信号的下降沿同步，也就是和场同步脉冲后的上升沿同步。事实上，我们不仅可以用场同步信号作为换场的标志，也可以用奇-偶场间的交替作为换场的标志。图4.4LM1881信号时序图21第二届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图4.5视频采集电路图如图4.5所示，摄像头视频信号输入LM1881的视频信号输入端，同时送入S12的一个AD口(我们选用PAD00)。LM1881的行同步信号端(引脚1)接入S12上的PT0口,PT0是一个带中断的I/O口，这样做的好处是不需要使用等待查询的方式来检测行同步信号

3、，节省CPU资源。LM1881的奇-偶场同步信号输出端接S12的普通I/O口PS2。在此，我们选择奇-偶场同步信号来作为换场的标志信号，而不是选用LM1881引脚3输出的场同步信号。这样做的好处是，当摄像头信号处于奇场或偶场时，则奇-偶场信号整场都相应地处于高电平或低电平，只要用个普通I/O口，若检测到该信号发生变化，就可以知道摄像头信号换场了。因为每场信号持续的时间相对较长，所以也不用担心漏检到换场的发生。接奇-偶场同步信号时，用中断的方式来判断换场的发生同样是很方便的。上述摄像头、LM1881电路和S12就构成了赛车的图像采集模块。4.2.3摄像头

4、的安装本次参赛车模采用CCD摄像头作为寻迹传感器，为了发挥摄像头前瞻距离大的优势，需要将其架设在一定的高度。但是这个高度不能过高，如果摄像头架设过高，会导致摄像头视野过大，一来加剧图像梯形失真，造成黑线变细，不利于路径识别；二来赛车在行驶的过程中容易看到跑道外面，使得干扰更为严重；摄像头过22第四章赛车硬件系统的设计与实现高还容易引起摇晃，导致信号不稳；综上考虑，经过反复调试，我们发现比较合适的视野范围为：摄像头视野最近处据前端10cm，左右各9cm,最远处据前端30cm，左右各14cm。根据这一要求，我们确定了摄像头的安装位置：据地面高度16cm，据

5、车前端3cm。我们采用一段M4铝制螺杆来对摄像头进行固定，简洁方便。铝制螺杆质量轻，且具有较大的刚度，摄像头架设其上非常稳定。4.3电机驱动模块赛车采用后轮驱动，驱动电机采用了标准微型马达公司生产的RS-380SH型电机。该电机额定电压为7.2V，空载电流为0.5A，转速可达16200r/min；当电机转速在14060r/min时，工作效率最大，转矩达到了10.9N·m。RS-380SH型电机机械负载特性如下图：图4.6RS-380型电机负载特性曲线由于单片机输出的脉宽无法驱动大赛提供的直流电机，因此需要通过驱动电路来驱动电机。赛车的电机驱动没有采用大

6、赛组委会提供的MC33886电机驱动芯片，而是采用了自制的H桥电路，可以方便地实现电机正转和制动。对于直流电机转速的控制采用了基于"H"桥驱动电路的PWM(PulseWidthModulation脉冲宽度调制)控制技术。"H"桥驱动电路原理图如下：23第二届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告图4.7"H"桥驱动电路原理图如图，U1当为高电平,U2为低电平时，Q3、Q6管导通，Q4、Q5管截止，电动机正转,赛车前进；当为U1低电平，U2为高电平时，Q3、Q6管截止，Q4、Q5管导通，电动机反转，适当利用这个过程可以使车模处于反接制动的状态，迅速降低车速。当

7、Q4、Q6导通且Q3、Q5截止时，没有电源加在电机上，电机两端相当于短接在一起。由于电机轴在外力作用下旋转时，电机可以产生电能，此时可以把直流电动机看作一个带了很重负载的发电机，电机上会产生一个阻碍输出轴运动的力，这个力的大小与负荷的大小成正比，此时电机处于能耗制动状态。由于电机工作状态切换时线圈会产生反向电流，通过四个保护二极管D1、D2、D3、D4接入回路，可以防止电子开关被反向击穿。脉宽调速实质上是调节加在电机两端的平均功率，其表达式为：maxmax01KTPPdtKPT==∫(公式2)其中，P为电机两端平均功率；为电机最大功率；K为PWM控制信

8、号的脉宽。maxP24第四章赛车硬件系统的设计与实现当K=1时，P=，电机全速旋转，转速为；当