智能小车设计指南第二版:深度扩充与实践教程

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《智能小车设计指导 第二版》是一本专为参加飞思卡尔大赛的学生设计的实用教材,由河海大学计算机与信息学院(常州)学生科协编撰。本书旨在帮助初学者理解并掌握智能小车的设计过程,强调理论与实践相结合,不仅提供基础电路设计和程序开发的知识,还增加了摄像头、激光管、电磁技术和算法等内容,以适应不同层次学生的需求。 在第二版中,作者对第一版的内容进行了大幅修订和补充。首先,基础部分对飞思卡尔芯片的工作原理和电路设计进行了深入解析,不仅阐述操作步骤,还解释背后的科学原理,帮助新手理解技术背景。新增的摄像头部分介绍了其在智能小车中的应用,电磁部分则涉及电机控制和传感器集成,而算法部分则探讨了如何利用这些硬件实现车辆的自主导航。 在程序设计方面,第二版增添了实际的编程示例和仿真实验,使得学习者能通过实践更好地掌握编程技巧。同时,作者明确指出,本书并不是为了提供现成的模板,而是鼓励读者理解并运用所学知识,进行创新性设计,而非简单复制电路图。 在设计过程中,作者强调了团队协作的重要性,因为智能小车设计涉及单片机编程、模拟数字电子、Protel电路设计、焊接技能以及自动控制算法等多个领域。设计者需要全面发展,但也要有所侧重,才能在实践中不断成长。 书中也鼓励读者发挥创新精神,勇于探索新的设计方法,因为每个项目都是独一无二的。作者提醒,设计智能小车需要持久的毅力和耐心,因为这是一个既充满挑战又富有成就感的过程。 最后,作者对读者提出了反馈的邀请,提供了计信科协论坛和内部服务器作为交流平台,以便及时修正错误和分享宝贵意见。《智能小车设计指导 第二版》是一本具有实践指导价值的教材,适合对智能小车设计感兴趣的同学们深入学习和研究。
2010-12-17 上传
比第一版更好更强大! 目录 第一章 初识智能小车 .................................................................................................................................. 1 1.1 常见的两种类型 ............................................................................................................................... 1 1.2 智能小车的基本结构 ....................................................................................................................... 1 第二章 车体设计 .......................................................................................................................................... 3 2.1 小车的拆卸 ...................................................................................................................................... 3 2.2 舵机的安装 ...................................................................................................................................... 3 2.3 车体的整体布局 ............................................................................................................................... 4 第三章 硬件设计 .......................................................................................................................................... 5 3.1 电源模块设计 ................................................................................................................................. 5 3.1.1 智能车电源设计要点 ........................................................................................................... 5 3.1.2 低压差稳压芯片LM2940 简介 ............................................................................................ 5 3.2 单片机最小系统设计 ...................................................................................................................... 6 3.2.1 单片机最小系统简介 ........................................................................................................... 6 3.2.2 51 单片机最小系统设计 ....................................................................................................... 6 3.3 循迹模块设计 ................................................................................................................................. 9 3.3.1 红外光电管的工作原理 ....................................................................................................... 9 3.3.2 检测电路设计 ..................................................................................................................... 10 3.3.3 光电检测部分的发挥设计 ................................................................................................. 12 3.4 舵机转向模块设计 ........................................................................................................................ 12 3.4.1 舵机的工作原理 ................................................................................................................. 12 3.4.2 常见舵机简介及使用注意事项 ......................................................................................... 13 3.5 后轮电机驱动模块设计 ................................................................................................................ 14 3.5.1 H 桥驱动电路的工作原理 ................................................................................................... 14 3.5.2 常用H 桥集成电路芯片L298 ............................................................................................ 16 3.6 测速模块 ....................................................................................................................................... 17 第四章 程序设计 ........................................................................................................................................ 18 4.1 PWM 的相关知识 ........................................................................................................................... 18 4.1.1 PWM 简介以及实现 ............................................................................................................ 18 4.1.2 51 单片机产生PWM 波 ...................................................................................................... 19 4.2 舵机的控制 ................................................................................................................................... 21 4.3 后轮电机的控制 ............................................................................................................................ 22 4.4 程序总体的设计 ............................................................................................................................ 22 4.5 程序设计的发挥与拓展 ................................................................................................................ 23 第五章 测试与调试 .................................................................................................................................... 24 5.1 测试与调试 ................................................................................................................................... 24 5.2 智能车的测试步骤 ........................................................................................................................ 24 第六章 车速的测量 .................................................................................................................................... 26 6.1 车速测量的重要性 ........................................................................................................................ 26 6.2 车速测量的几种方式 .................................................................................................................... 26 6.2.1 霍尔传感器检测 ................................................................................................................. 26 6.2.2 反射式光电检测 ................................................................................................................. 26 6.2.3 透射式光电检测 ................................................................................................................. 26 6.3 车速测量的单片机实现 ................................................................................................................ 27 第七章 摄像头的使用 ................................................................................................................................ 28 7.1 摄像头工作原理及简介 ................................................................................................................ 28 7.2 模拟摄像头视频分离电路设计 .................................................................................................... 29 7.3 摄像头选型 ................................................................................................................................... 30 7.4 摄像头安装 ................................................................................................................................... 32 7.5 基本视频信号采集 ........................................................................................................................ 32 7.5.1 使用单片机内部A/D 转换。 ............................................................................................ 34 7.5.2 使用外部A/D 转换器 ......................................................................................................... 35 7.5.3 使用模拟电路对PAL 信号进行转化(参考北京科技大学CCD 一队) ....................... 36 第八章 电磁传感器的使用 ......................................................................................................................... 38 8.1 智能汽车电磁组简介: ................................................................................................................ 38 8.2 20KHz 电源参考设计方案 .............................................................................................................. 38 8.2.1 电源技术指标要求 ............................................................................................................. 38 8.2.2 电源组成 ............................................................................................................................. 39 8.2.3 功率输出电路 ..................................................................................................................... 40 8.2.4 恒流控制 ............................................................................................................................. 42 8.2.5 参考设计电路 ..................................................................................................................... 42 8.2.6 电源调试 ............................................................................................................................. 43 8.2.7 注意事项 ............................................................................................................................. 44 8.3 电磁组传感器及模路径检测设计参考方案 ................................................................................ 44 8.3.1 设计原理 ............................................................................................................................. 44 8.3.2 磁场检测方法 ..................................................................................................................... 45 8.3.3 电路设计 ............................................................................................................................. 48 8.3.4 传感器的设计与调试 ......................................................................................................... 52 8.3.5 检测方案 ............................................................................................................................. 54 8.4 软件部分的简要流程图 ................................................................................................................ 56 8.5 结束语 ........................................................................................................................................... 57 第九章 激光传感器的使用与设计 ............................................................................................................. 58 9.1 激光传感器的工作原理和驱动 .................................................................................................... 58 9.2 激光传感器的选用与注意事项 .................................................................................................... 58 9.3 激光管的布局和安装 .................................................................................................................... 58 第十章 算法设计 ........................................................................................................................................ 60 10.1 摄像头组处理算法 ...................................................................................................................... 60 10.1.1 黑线提取算法 ................................................................................................................... 60 10.2 车体控制算法 .............................................................................................................................. 62 10.2.1 PID 算法 ............................................................................................................................. 62 10.2.2 预判算法 ........................................................................................................................... 63