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1、 工位号：工位号： 2010*系统设计文件系统设计文件第 1 册共 1 页共 1 册产品型号产品型号 产品名称产品名称 “探月小车探月小车”的设计与制作的设计与制作产品图号产品图号本册内容本册内容 技术说明、使用说明、安装说明、测试说明技术说明、使用说明、安装说明、测试说明批准旧底图总号 年 月 日底图总号日期签名09.4.27 2009EJZ005工位号：工位号： 20100292目目 录录一、一、技术说明技术说明(4)(4)1.1. 技术参数与规格技术参数与规格.(4).(4)2.2. 功能及用途功能及用途.(4).(4)3.3. 系统结构系统结构.(4).(4)3.13.1工作原理工作原
2、理.(5).(5)4.4. 焊装调焊装调(10)(10)4.14.1焊接工具与耗材焊接工具与耗材(10)(10)4.24.2焊接注意安全事项焊接注意安全事项.(10).(10)4.34.3调试和常见故障调试和常见故障.(10).(10)5.5.程序程序.(11).(11)5.15.1程序流程程序流程图图（1212）（1 1）小车主流程图小车主流程图(12)(12)（2 2）循迹流程图循迹流程图(13)(13)（3 3）避障流程图避障流程图(13)(13)（4 4）无线流程图无线流程图(14)(14)二、二、使用说明使用说明.(15).(15)（1 1）设备清单设备清单.(15).(15)（2
3、2）操作方法操作方法.(15).(15)（3 3）注意事项注意事项.(16).(16)三、三、安装说明安装说明(16)(16)工位号：工位号： 20100293四、四、测试说明测试说明(21)(21)五、五、附录一：程序清附录一：程序清单单（2121）工位号：工位号： 20100294“探月小车探月小车”的设计与制作的设计与制作一、技术说明一、技术说明1.11.1 模拟探月小车组成模拟探月小车组成1) 模拟探月小车核心板-S3C2440 开发板 2) 模拟探月小车底板 3) 模拟探月小车巡迹板和探测任务板 4) 模拟探月小车摄像头及万用扩展板 5) 模拟探月小车四轮车体 6) 模拟探月小车锂电
4、池组图 1.1 模拟探月小车实物图图中，是摄像头及加高的转接板。图中，是摄像头的一块固定板，也可以作为一个万用扩展板。图中，是两组电池，一组给电机供电，一组给开发板、寻迹电路、探测任务板（图中没画出）供电。图中，是电路底板，集成了电源电路、比较器电路和开发板转接电路。工位号：工位号： 20100295图中，是一块 ARM 开发板，型号为 S3C2440，为本次嵌入式小车专用芯片。图中，为小车的车体。图 1.2 模拟探月小车底板实物图图中，是比较电路，主要是把红外传感器电压转换为数字电平；图中，是电源电路，主要是可以稳压输出 5 伏电压和比较电路的供电；图中，是 ARM 开发板 2.0 接口转
5、2.54 接口电路；图中，是一个摄像头转接口工位号：工位号： 20100296图 1.3 模拟探月小车核心板-S3C2440 开发板图图中用户中断按键，是模拟探月小车分段处理功能按键；图中用户 Led 灯，是模拟探月小车分段处理功能的指示灯。1.21.2 模拟探月小车的创新点模拟探月小车的创新点1)添加了按键分段处理功能，通过模拟探月车本身自带操作键能够以划分模块任务形 式分段来完成整个模拟探月小车的软、硬件调试； 2)在模拟探月小车巡迹中，采用了模糊控制技术； 自主研发了图像识别算法，识别率较高，能够自动跟踪物体1.31.3 模拟探月小车的功能介绍模拟探月小车的功能介绍1)能够的完成模拟探月
6、环境的自主行驶； 2)能够沿着指定的线路进行巡迹； 3)能够进行图像采集以及基本图形数据识别； 4)能够测量出不同环境的温度； 5)能够测量出被探测物体直径及面积； 6)能够通过无线网络传送采集的各种数据； 7)能够通过远程控制端对模拟探月小车进行远程控制； 8)能够通过模拟探月车按键分段处理功能完成一些日常教学及科研任务。工位号：工位号： 201002971.41.4 模拟探月小车系统结构模拟探月小车系统结构模拟探月小车系统划分为小车的电源模块、电机驱动模块、循迹模块、图像识别 模块、测距和测温模块、无线评分通信系统，其中循迹模块由电压比较电路和关电传感 器组成，模拟探月小车的任务探测板包含
7、测距、测温等模块，无线评分通信系统是通过 无线网络和评分系统实现模拟探月小车的远程通讯和评分。系统结构图如下1 1、 技术参数与规格技术参数与规格 1)“探月小车”底盘：21mm165mm。 2)电路额定工作电压V 给核心板及其他外围电路提供电压，8V 直接为电机提供电压。 3)正常工作温度范围为：030 摄氏度，相对湿度在 35%90%。 4)外围电路由灰度传感器、L298 芯片来驱动直流电机（PM-33126000-30k） 、超声波、光 电开关传感器（E3F-DS30C4）无线接收（TL-WN321G+）和电源（8V 锂电池 YSD- 08180）组成“探月小车”系统，温度传感器（DS1
8、8B20） 。 5)“探月小车”主体电路是以三星公司 S3C2440 为核心芯片进行设计，合理利用了该芯 片上丰富的资源。2 2、功能及用途、功能及用途 2.1 小车的功能 9)我们设计的“探月小车”这一系统主要是让小车自主的完成模拟“月球环境”的行 走。 10) 在循迹过程中，可以探测出前方的标志物,并且能够避开障碍物，沿标记路线行走。 11) 具有摄像头模块，通过对标志物的图像采集，将采集的数据以数字信号方式通过无 线通信网络发送到上位机的控制台。 12) 在循迹过程中，可以测量出不同环境的温度。 2.2 控制台的功能 1)通过无线通信网络接收小车发送过来的图像数据。 2)具有图像识别功能
9、，能够辨别各种图像并在液晶屏显示。 3)远程控制“探月小车” ，通过按键方式利用无线通信控制小车的基本动作。 2.3 小车的用途 我们设计的“探月小车”这一体系的控制核心芯片是采用三星公司的 S3C2440，软件 系统驱动直流电机，通过红外传感器实现了小车自动识别路线，选择正确的路线。在循 迹过程中判断并自动躲避障碍，利用摄像头对障碍物拍照，通过无线的方式将采集的图 像发送到上位机的控制台，在控制台上通过按键可以控制小车的基本动作，该技术可以 应用于探测月球环境，无人驾驶机动车，无人工厂，仓库等领域。3 3、系统结构、系统结构 我们设计的“探月小车”系统划分为小车的电源模块、电机驱动模块、循迹
10、模块、 摄像头模块、超声波测距模块，探测物体模块，无线通信模块，其中循迹模块由电压比 较电路和灰度传感器组成，无线通信模块是通过无线网卡实现小车与上位机的控制台的 连接。工位号：工位号： 20100298电源管理系 统循迹模块超声波模块电机驱动模 块主板芯片 S3C2440摄像头模块无线模块控制台控制台无线模块控制台探测物体模 块图（1-1） 系统功能方框图1)1)工作原理工作原理： “探月小车”主体电路是以三星公司 S3C2440 为核心芯片进行设计，合理利用了该芯片上 丰富的资源。在多种传感器的控制下， “探月小车”可以实现自动循迹、探测障碍物，同时对 障碍物进行图像采集，通过无线通信方式
11、发送到上位机的控制台，实现了“探月小车”的智能 化。 电源模块电源模块我们采用两个 8V 蓄电池为电路提供电源，其中一个 8V 蓄电池直接为直流电机供电;由 于外围电路是无源传感器以及一些芯片组成，所以另一块 8V 蓄电池通过 LM7805 芯片降压， 稳压到 5V 为核心板及外围电路供电，再利用 LM117 芯片再降压、稳压到 3.3V 给 ARM 芯片供 电。蓄电池必须要具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能，所以我们采用锂电池 供电。工位号：工位号： 20100299图（1-3） 5V 电压稳压到 3.3V控制模块控制模块小车的电机驱动模块是由专用芯片 L298 来实现的。该芯片的
12、主要特点是:工作电压高，最高工作电压可达 46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A，持续工作电流为 2A；内含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；在比赛中我们用来驱动直流电机，采用标准 TTL 逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。该芯片有两个差分驱动门，可以同时驱动两个直流电机，该芯片引脚介绍如下：引脚符号功能115SENSING ASENSING B此两端与地连接电流检测电阻，并向驱
13、动芯片反馈检测到的信号23OUT 1OUT 2此两脚是全桥式驱动器 A 的两个输出端，用来连接负载4Vs电机驱动电源输入端57IN 1IN2输入标准的 TTL 逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器 A 的开关611ENABLE AENABLE B使能控制端.输入标准 TTL 逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁止工作。8GND接地端，芯片本身的散热片与 8 脚相通9Vss逻辑控制部分的电源输人端口1012IN 3IN 4输入标准的 TTL 逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器 B 的开关13OUT 3此两脚是全桥式驱动器 B 的两个输工位号：工位号： 20100291014OUT 4出端，用来连接负载该芯片控制逻辑电平如下：EnableA（B）INPUT 1INPUT 2电机工作情况HHL正转HLH反转HHH停止HLL停止L停止L298 作为电机驱动电路，可靠性高，可以方便的控制电机正反转，原理图如下：D1 1N4007D2 1N4007D3 1N4007D4 1N4007D5 1N4007D6 1N4007D7 1N4007D8 1N4007123456789101112131415IBIAOUT1OUT2O
