嵌入式微处理器与智能车制作课程论文.doc

东南大学课程报告课程名称：嵌入式微处理器与智能车制作研讨课姓 名： 蔡成栋 学 号： 16010324 评定成绩： 姓 名： 缪怡宁 学 号： 16010605 评定成绩： 姓 名： 沈召源 学 号： 16010626 评定成绩： 审阅教师： 谈英姿 时间： 2011/12/18 目 录一学分认定书 3-5二. 智能车制作研究报告 6-10三心得体会 11-12Seminar课程课外研学学分认定书学生姓名：蔡成栋 学号：16010324 所在院系： 电气工程学院一、课程相关信息课程名称授课教师职称所在单位嵌入式微处理器与智能车制作谈英姿副教授自动化学院二、课程研讨的主要课题 智能车 控制 传感器 单片机三、论文题目 电磁组智能车电源及传感模块设计四、论文摘要（200字） 本文主要是针对电磁组的电源模块以及传感器模块的设计及研究进行阐述，并通过实验测试，比较各种设计方案下电磁传感器的优缺点，并选出合适的设计方案进行设计。论文中设计有采用双电源的运放做放大电路的，也有直接采用三级管的发大电路，及他们的优缺点分析。五、与课程相关的研学材料清单：文献综述或实验报告 4 份， 与课程相关的论文 1 份答辩报告（含ppt） 1 份， 其他（心得体会） 1 份六、对论文或报告的评阅意见：1、有无调研原始资料 有； 无；2、论文或报告质量（内容、工作量、规范性）优秀； 良好； 通过； 不通过；3、有无抄袭现象 有； 无；4、评阅意见： 任课课教师签字： 年 月 日 七、对学分认定的意见：0学分 0.5学分 1.0学分 任课课教师签字： 年 月 日注：1、表头及第一至五项由学生填写，第六、七项由任课教师填写； 2、学生将研学材料（文献综述或调研报告、论文）与本表格一并提交任课教师。Seminar课程课外研学学分认定书学生姓名：缪怡宁 学号：16010605 所在院系：电气工程学院一、课程相关信息课程名称授课教师职称所在单位嵌入式微处理器与智能车制作谈英姿副教授自动化学院二、课程研讨的主要课题 智能车 控制 传感器 单片机三、论文题目 电磁组智能车电源及传感模块设计四、论文摘要（200字） 本文主要是针对电磁组的电源模块以及传感器模块的设计及研究进行阐述，并通过实验测试，比较各种设计方案下电磁传感器的优缺点，并选出合适的设计方案进行设计。论文中设计有采用双电源的运放做放大电路的，也有直接采用三级管的发大电路，及他们的优缺点分析。五、与课程相关的研学材料清单：文献综述或实验报告 4 份， 与课程相关的论文 1 份答辩报告（含ppt） 1 份， 其他（心得体会） 1 份六、对论文或报告的评阅意见：1、有无调研原始资料 有； 无；2、论文或报告质量（内容、工作量、规范性）优秀； 良好； 通过； 不通过；3、有无抄袭现象 有； 无；4、评阅意见： 任课课教师签字： 年 月 日 七、对学分认定的意见：0学分 0.5学分 1.0学分 任课课教师签字： 年 月 日注：1、表头及第一至五项由学生填写，第六、七项由任课教师填写； 2、学生将研学材料（文献综述或调研报告、论文）与本表格一并提交任课教师。Seminar课程课外研学学分认定书学生姓名：沈召源 学号：16010626 所在院系：电气工程学院 一、课程相关信息课程名称授课教师职称所在单位嵌入式微处理器与智能车制作谈英姿副教授自动化学院二、课程研讨的主要课题 智能车 控制 传感器 单片机三、论文题目 电磁组智能车电源及传感模块设计四、论文摘要（200字） 本文主要是针对电磁组的电源模块以及传感器模块的设计及研究进行阐述，并通过实验测试，比较各种设计方案下电磁传感器的优缺点，并选出合适的设计方案进行设计。论文中设计有采用双电源的运放做放大电路的，也有直接采用三级管的发大电路，及他们的优缺点分析。五、与课程相关的研学材料清单：文献综述或实验报告 4 份， 与课程相关的论文 1 份答辩报告（含ppt） 1 份， 其他（心得体会） 1 份六、对论文或报告的评阅意见：1、有无调研原始资料 有； 无；2、论文或报告质量（内容、工作量、规范性）优秀； 良好； 通过； 不通过；3、有无抄袭现象 有； 无；4、评阅意见： 任课课教师签字： 年 月 日 七、对学分认定的意见：0学分 0.5学分 1.0学分 任课课教师签字： 年 月 日注：1、表头及第一至五项由学生填写，第六、七项由任课教师填写； 2、学生将研学材料（文献综述或调研报告、论文）与本表格一并提交任课教师。电磁组智能车电源及传感模块设计我们这组这次选择的是电磁组智能车，为了完成中期验收我们共完成两个工作，一是电源模块的制作，另外一个就是电磁传感器的制作。我们起初采取的是以下方案：一电源模块制作官方指定电池标称电压7.2V，实际满电电压约8V，高于数字电路要求电压，需要稳压芯片提供5V电源；运放需要负电压工作，需要-5V电源；备用液晶显示屏，需要3.3V电源因而，我们安装了对应芯片。考虑到其他模块需求，设计了5v、-5v和3.3v供电，如图所示。 5V供电模块-5v供电模块块3.3v供电模块其中运放INA128的正负电源供电由LM1117-5V和LM2596-5V分别提供，其余+5V供电由LM2940提供，无线模块的3.3V供电由LM1117-3.3V提供。其中要注意的是LM2596-5V的供电电路中33uH电感的选取，应选择磁屏蔽电感二检测模块检测模块分别由LC谐振回路、INA128放大电路以及交流转直流的检波电路组成，如图：三改进完善后来在测试时发现负5伏的电压难以保证，双电源的运放过于繁琐，不太适合小车的整体设计，因此我们采取用用一阶共射三极管放大电路。 单管共射交流放大电路幅度测量测量放大后的感应电动势的幅值 E 可以有多种方法。最简单的方法就是使用二极管检波电路将交变的电压信号检波形成直流信号，然后再通过单片机的AD采集获得正比于感应电压幅值的数值。如下图所示：上图给出了倍压检波电路可以获得正比于交流电压信号峰峰值的直流信号。为了能够获得更大的动态范围，倍压检波电路中的二极管推荐使用肖特基二极管或者锗二极管。由于这类二极管的开启电压一般在0.1-0.3V 左右，小于普通的硅二极管（0.7V），可以增加输出信号的动态范围和增加整体电路的灵敏度。实际上，可以不使用检波电路，而直接将上述单管放大电路中，三极管集电极电压接入单片机的AD 端口，使用单片机直接采样交变电压信号，如下图所示：只要保证单片机的 AD 采集速率大于20kHz 的5-10 倍，连续采集5-10 个周期的电压信号（大约100 数据左右），就可以直接从采集的数据中最大值减去最小值获得信号的峰峰值。假设采集了128 个数据： , 1,2, ,128 i x i= ，计算信号的峰峰值p p V 可以有下式计算：上面计算计算方法由于只用应用了数据的最大值、最小值，所得结果容易受到噪声的影响，所以还可以通过计算数据交流信号的平均值、有效值反映信号的幅值：上面所计算得到的 , ave e x x 等都与信号的峰峰值成单调关系，所以也可以用来进行计算位置差值信号。四、实际电路与调试电路焊接完毕后，只要调节可调电阻R1，使得三极管集电极电压处于2.5V左右即可。将上述放大电路的感应电感放在通有 100mA、20kHz 导线周围，使用示波器观察电路的输出与输入信号，如下图所示：通过上图可以看书，放大电路的放大倍数大约为： 4.1 820.05A = = 倍左右。所得的电压信号可以直接连入单片机的AD 转换接口进行采集就可以。在接入单片机时，输出隔直电容C3 需要去掉，这样AD 输入的交流信号的平均值在2.5V，变化范围在0-5V，满足单片机AD 转换的需要。这个设计可以初步完成中心线的识别，要完成比赛我们还得更加完善电路以及减少分布电容的影响等问题，为了更好地适应赛道。心得体会16010324 蔡成栋心得体会自从开始做智能车一直到验收测试，我觉得要做好这件事必须具备几点要求：一 我们要有一个好的团队合作的能力，及人人分工合作，各司其职。二 我们要有一定的自学能力，因为刚升入大二，智能车的好多内容我们都不熟悉，必须从零做起，这就要求有一个良好的自学能力。三 要做完这次比赛还要有坚定不拔的精神，因为我们会遇到各种各样的难题，有些是自己可以解决的，有些是真的难以克服，这时候我们就一定不能放弃，要迎难而上努力解决问题，这样才不会半途而废。四 还要开动脑筋，发散思维，要有创新的意识，才能做出不一样的效果。我印象最深刻的就是我们在测试过程中遇到的各种问题，首先是所做的伏5伏电源的测试。一开始做完后，我们拿学生电源进行加压测试，可是在输出端怎么也测不出负5伏的电压，我们多次检查电路并未发现有什么电路连接上的问题，也没有短路或者短路，可是就是无法测出来。后来经过询问学长才知道我们不能直接加上学生电源，这样确实是无法测出来的，必须接上小车上的伏5伏电源，这样才能测试出来。又比如说我们后来做的用一阶共射三极管放大电路，我们在测试是总是得不到较好的函数波形，无论怎么调电阻，多无法实现。我们以为是没有加检波的原因，可是后来发现并不是这样。于是我们用万用表检测各个电路环节。才发现原来一个可变电阻箱是坏掉了，导致无法调电阻，使三极管工作在放大区。还有就是调电阻的问题，我们一开始盲目的调效果并不好，后来我们估计大概的电阻值，先用万用表测好，再进行测试，效果好做了。通过这次课程我收获颇多，也见识了不少。16010626 沈召源嵌入式微控制器与智能车制作研讨课心得体会第一章 电磁环境制作 本学期之初怀着对智能车的强烈好奇心和参加竞赛的无限激情，我选择了谈老师的seminar课程嵌入式微控制器与智能车制作。刚开始上课的时候老师给我们上智能车设计导论介绍智能车的发展和智能车比赛的情况，给我们看各种精彩的图片视频，感觉还是挺有趣的。后来开始讲控制原理时，感觉自己基础过于薄弱处于什么都不懂的状态，因为各种专业基础课相对滞后，单片机原理没学，传感器从没用过，甚至连普通芯片的使用也没学。听课的时候感觉是心有余而力不足，再加上晚上上课每次上课总有昏昏欲睡的感觉。还好谈老师讲课主次分明，深入浅出，即使偶尔趴一下也不至于错过重点。从传感器原理、电路设计到PID控制算法、模糊控制算法，让我们一点点的了解了智能车的硬件和软件设计。为了让我们更好的掌握智能车的控制，老师花了大力气给我们讲了单片机原理。介绍常用单片机引脚，系统时钟，CRG模块，PWM模块，AD转换模块，可能对于学过微机原理这门课的同学来说很简单，但是我感觉老师讲的还是太快了，根本没法接受，尽管我已经看了不少杜洋单片机教学视频。这东西应该还是需要自己学会看芯片数据手册之后在实践中摸索学习。除此之外，老师有教了我们计算机辅助设计，给我们介绍了petrol和AutoCAD的用法。简单的介绍虽然不能让我们熟练的掌握，但是熟话说师傅领进门修行靠个人，软件环境为我们以后的比赛电路设计提供了方向。这些软件虽然现在还不会用但将来都是常用软件，现在是太忙了没时间，寒假回家肯定要好好学。到了下半学期，我们开始进入实战阶段。竞赛分组报名了，我们的课程从上课变成了讲座。其它时间实验室面向我们开放，我们开始自己着手学习制作小车。当然老师和学长在讲座上给我们提供了各种各样的指导，包括电子设计及调试，智能车设计及调试。对于我们电磁组的队员，我们的主要任务就是电磁环境制作。因为课程较多，活动较多我们只有挤出周末的时间做实验。第一步是正负五伏电源。花了好几个小时把二极管、电阻、电阻箱、2956焊在洞洞板上，感觉简直就是体力活，而且是很细的体力活，稍不注意就可能焊坏。第二部用是LC震荡回路做电磁传感器。把电路焊好之后，发现并不能稳定的检测磁场分布。反复的检查电路和PPT上对比却发现并没有搭错。用示波器检验波形，发现电容两端的第一级输出没有问题，但是经过电阻和放大器后输出波形就各种不稳定了。再测一下电阻箱果然出问题了。悲剧的我们又得重新焊电路了。看来这东西他还拼人品啊。一个学期的课程结束了，我的感受是从这门课上是可以学到很多东西的，尤其是对我们电气专业的学生，我们需要软硬兼修。这门课程和下学期的竞赛都将是很好的软硬件应用能力锻炼。接下来就好好准备竞赛吧，希望龙年交龙运能一举杀入校队。16010605 缪怡宁心得体会大一的时候就从学长学姐那里听说大学有许多竞赛可以参加，当时就希望可以参加一个竞赛锻炼一下自己。大二了虽然在大学学了一年，但是还没有接触到专业知识，想参加竞赛也无从下手，从学长学姐那里了解到选这个seminar课程可以在学习中逐步了解竞赛，进而参加竞赛，因此便报了这个课程。这个课程分成了两部分一部是小班授课的形式，由谈老师为我们讲解有关智能车的相关知识。从控制原理开始讲起，单片机原理、传感器原理、电路设计、PID控制算法、模糊控制算法机及计算机辅助设计。老师娓娓到来，分别从硬件和软件两方面为我们介绍智能车竞赛的相关知识。可是老师的苦心在我身上收效甚微，由于只学了高数，物理等基础课程，很多东西无法理解，唯一比较有用的C+也因为实战经验不足，也存在不少的困难。其中老师着重讲解了单片机的部分：引脚，系统时钟，CRG模块，PWM模块，AD转换模块。之前有学长讲过单片机是工科电类专业很重要的专业知识，但我们系却没有这方面的课程。因而借此机会，虽然无法真正了解单片机，但总算对单片机有了一个大体的了解，算是被师傅领进门了，之后的修行就要靠自己在未来的学习过程中逐步加强了。之后还有关于智能车竞赛的讲座，都是有之前获过奖的学长来为我们讲解他们竞赛的经历和心得体会。经过讲座，智能车的制