第七届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
内部资源情况。
所使用K60单片机的资源包括： （1）模拟量检测接口
a) ADC0_SE13（PTB3）：水平陀螺仪电压； b) ADC0_SE14（PTC0）：竖直陀螺仪电压； c) ADC0_SE23（DAC0_OUT）：加速度计电压； d) ADC0_SE6b（PTD5）：右侧电感检波电压； e) ADC1_SE4a（PTE0）：左侧电感检波电压； f) ADC0_SE7b（PTD6）：中间电感检波电压。 （2）电机转速脉冲接口
a) FTM1_PHA（PTB0）：右侧电机光电码盘脉冲A相； b) FTM1_PHB（PTB1）：右侧电机光电码盘脉冲B相； c) FTM2_PHA（PTB18）：左侧电机光电码盘脉冲A相； d) FTM2_PHB（PTB19）：左侧电机光电码盘脉冲A相。 （3） 电机PWM 驱动接口
a) FTM0_CH1（PTC2）：电机驱动； b) FTM0_CH2（PTC3）； c) PTE6：方向控制； d) PTE5。
（4）程序下载调试JTEG 接口 a) TDI （PTA1）； b) TDO（PTA2）； c) TMS（PTA3）； d) TCK（PTA0）；
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第三章 电路设计篇
e) RESET。
（5）串口监控UART接口： a) RXD（PTC16）； b) TXD（PTC17）。
其它没有使用的IO和模拟量口可以用作状态显示、运行设置以及辅助调试作用。使用快速制板方法制作的最小单片机系统实物图。显示的实际电路中，将外部所需要的各个端口通过总线方式引出，通过统一的接口底板连接其他各子电路。上面电路板也没有JTEG的程序接口。程序的开发主要是通过单片机内部的Bootloader程序完成程序的下载和调试的，因此单片机最小系统只需要一个UART接口便可以进行，无需额外的调试器。
3.3 电源管理
为满足需要，本车模上存在3种供电电压：
1）智能车使用镍镉充电电池，充满时电压在7.8～8.2V。可直接用于电机供电。
2）单片机及一些数字器件使用直流3.3V和5V，3.3V电源选用常用线性稳压芯片TPS7333，5V电源选用常用线性稳压芯片TPS7350。为了隔离电机的干扰，TPS7350输入端加磁珠。为防止短路故障烧坏电路，在电池和TPS7350之间加自恢复保险丝（允许最大电流1A）。
3）电机驱动模块使用直流12V，使用一款5-12V升压电源模块。 加若干LED显示各类电源工作状况。 该部分电路如图3.1所示。
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3.4 倾角传感器电路
倾角传感器主要有2个陀螺仪和一个加速度传感器MMA7361构成，加速
度计的主要作用是对陀螺仪进行角度修正，两个陀螺仪分别进行直立控制和转向控制。
车模倾角传感器电路主要是将陀螺仪信号进行放大滤波。由于加速度传感器采用是低g值的传感器MMA7361，它的输出信号非常大，不需要再进行放大。电路图如图3.2所示。
图 3.2 陀螺仪、加速度计电路
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第三章 电路设计篇
图3.2中，将陀螺仪的输出信号放大了10倍左右，并将零点偏置电压调整到工作电源的一半（1.65V）左右。放大倍数需要根据选取的传感器输出灵敏度设计。将上述电路单独制作成小的电路板，可以比较方便放置在车模的最稳定的位置。
3.5 电机驱动电路
电机驱动电路为一个由分立元件制作的直流电动机可逆双极型桥式驱动器，其功率元件由四支N沟道功率MOSFET管组成，额定工作电流可以轻易达到 100A以上，大大提高了电动机的工作转矩和转速。该驱动器主要由以下部分组成：PWM信号输入接口、逻辑换向电路、死区控制电路、电源电路、上桥臂功率MOSFET管栅极驱动电压泵升电路、功率MOSFET管栅极驱动电路、桥式功率驱动电路、缓冲保护电路等。
由于C型车模采用的两个电机驱动，所以电机驱动电路采用双H桥驱动电路，该部分原理图如图3.3所示。
图3.3 电机驱动模块原理图
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3.6 速度传感器
电机速度传感器使用了固定在电机输出轴上的光电编码器，如图3.4所示。
图 3.4 速度传感器电路
由于光电编码器直接输出数字脉冲信号，因此可以直接将这些脉冲信号连接到单片机的计数器端口。每个光电管输出两个脉冲信号，它们波形相同，只是相位相差90°。如果电机正转，第二个脉冲落后90°；如果电机反转，第二个脉冲超前90°。可以通过这个关系判断电机是否正反转。在实际电路中，只检测了一路脉冲信号。通过他的频率测量得到电机的转速。电机的转向是通过施加在电机上的电压正负进行判断的。通过实验验证这个方法可以有效判断电机的转动方向并进行速度控制。
3.7 电磁线检测电路
根据竞赛组委会的相关规定，我们选用磁传感器，磁传感器的应用首先在于选型，为了找出适合的磁传感器，我们查阅了许多的产品资料，进行了大量的电感测试，发现只有在10mH电感中，得到感应电动势曲线是较为规整的正弦波，频率和赛道电源频率一致，为20kHz，幅值较其他型号的大，且随导线距离变化，规律为近大远小。其他电感得到信号不好，频率幅值变化杂乱，不宜采用。 3.7.1电感传感器的原理
根据电磁学，我们知道在导线中通入变化的电流（如按正弦规律变化的电流），则导线周围会产生变化的磁场，且磁场与电流的变化规律具有一致性。如果在此磁场中置一由线圈组成的电感，则该电感上会产生感应电动势，且该
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