智能车控制系统的研制（毕业设计论文） - 图文

第3章 智能车机械结构调整

片。然而舵机与连片的啮合是类似齿轮的啮合，由于连片的长度的以及齿宽的影响，很难调节到合适的舵机机械中值。为了弥补这种连片的缺陷，我们采用了可调中值的舵机连片。

图3-4 舵机连片（中值可调）

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第4章 电路设计

第4章 电路设计

硬件电路设计是系统的基础。本设计以MC9S12XS128为核心控制处理器，建立最小系统，并在此基础上集成了外围接口驱动电路、调试电路等，形成了功能完备，体积小的控制电路。小车的硬件电路主要包括单片机模块、电源模块、电机驱动模块、车速检测模块、道路检测模块以及其他辅助电路[17]。

4.1 单片机模块

单片机模块是小车的“大脑”，本次设计所用到的单片机芯片为MC9S12XS128，实物如图4-1所示。

图4-1 MC9S12XS128开发板

以MC9S12XS128为核心的单片机系统的硬件电路设计主要包括以下几个部分：时钟电路、电源电路、复位电路、BDM接口。其中各个部分的功能如下： (1)、时钟电路给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振。 (2)、电源电路主要是给单片机提供5V电源。

(3)、复位电路在电压达到正常值时给单片机一个复位信号。 (4)、BDM接口让用户可以通过BDM头向单片机下载和调试程序。

如下图，本系统采用的是标准的MC9S12系列单片机的时钟电路，通过把一个16MHz的外部晶振接在单片机的外部晶振输入接口EXTAL和XTAL上，然后利用MC9S12XS128内部的压控振荡器和锁相环（PLL）把这个频率提高到40MHz，作为单片机工作的内部总线时钟。

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东北电力大学自动化工程学院学士学位论文

图4-2 外部振荡电路

4.2 电源模块

电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源。是小车的“心脏”。电源模块为系统其他各个模块提供所需要的电源，设计中除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰等方面进行优化。本智能车有+5 V 和7.2 V 两种电压, 由7. 2 V/ 2000 mAh 的Ni-Cd 蓄电池组直接给驱动电机和转向舵机供电，5 V 给车速传感器、光电传感器等供电 [18]。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此需要电源稳压，转换成所需要的5V。电源管理原理图如下。

光电激光管 单片机 接受管 转速传感器

图4-3 电源系统原理图

充电电池7.2V 电机 舵机 7805稳压电路（5V） 图4-3中：

(1)、5V电压。主要为单片机、信号调理电路以及部分接口电路提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量大于500mA。

(2)、7．2V电压。这部分电压直接取自电池两端电压，主要为后轮电机驱动模块和舵机提供工作电压。

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第4章 电路设计

通过各个部件的正常工作电压我们可以知道，需要采取降压稳压电路来实现。选择稳压芯片时除了考虑输出电压和电流容量参数外，还需对稳压芯片的工作最小压差留有一定的余量。降压稳压电路可以采用串联稳压和开关稳压两种芯片。常选择的稳压芯片有7805、LM2576、TPS7350。本次设计中我采用的是7805稳压芯片，所采用的应用电路如下：

图4-4 稳压电路

其中c1为220uf，c2为100uf。Vi为出入端，Vo为输出端。

4.3 电机驱动模块

电机驱动模块为小车的“肌肉”。竞速比赛比的是速度，需要模型车能够以尽量快的速度跑完全程，有了好的算法之后，需要有驱动电路对电机进行控制[19]。本系统使用的电机驱动板为BTS7960全桥驱动电路，由此电路，通过设置MC9S12输出的PWM波的占空比可以达到控制电机正反转的效果。

图4-5 电机驱动芯片

关于PWM接口占空比控制电机的使用说明：

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