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《瑞薩mcu模型車設計與制作(很詳細的)》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、武漢工程大學5武漢工程大學目錄摘要ⅠAbstractⅠ1引言12MCU模型車的結構組成及工作原理22.1傳感器基板22.2傳感器子基板32.3CPU主板42.4馬達驅動電路52.5伺服舵機控制電路82.6發(fā)光二極管電路92.7開/關電路102.8電源103MCU模型車的幾何模型、運動學模型和動力學模型分析113.1模型車幾何模型的建立與分析:113.2模型車動力學模型的建立與分析:123.3模型車運動學模型的建立與分析:164MCU模型車在指定軌道上運行的程序設計185影響MCU模型車穩(wěn)定運行的因素326結論34致謝35參考文獻365武漢工程大學5武漢工程大
2、學1引言MCU模型車的設計與制作起源于由日本社團法人全國高中協(xié)會等主辦的“JAPANMCU模型車大賽(英文:JapanMicomCarRally)”,目前這項賽事已經在日本成功舉辦了十余屆。由于這項大賽的科技層次較高,并且具有很強的競爭性和觀賞性,如今“JAPANMCU模型車大賽”已經成為日本國內的全國性重大賽事。2007年,由瑞薩科技冠名贊助的“瑞薩超級MCU模型車大賽”首次在北京舉行,并被教育部列為“全國大學生IT&AT就業(yè)技能大賽”系列賽事之一。這個活動的目的是提高學生的制作能力和編程技巧水平,并培養(yǎng)業(yè)界相關人才。該項賽事首次舉辦就吸引了四十多所高校的
3、六十多支參賽隊伍,其中不乏許多知名高校。此次大賽的成功舉辦,不僅在于高校和大學生們對此項賽事的關注,更在于對大家對專業(yè)人才培養(yǎng)和鍛煉的重視。該項賽事還將繼續(xù)在我國舉辦。在高興的同時,我們也應該清楚地看到,我國選手的MCU模型車在科技含量與創(chuàng)新層次上與國外高水平選手還有一定的差距。因此,為提高我國MCU模型車賽事的觀賞性和賽事水平的競爭力,同時也為了提高我國高校大學生的科研能力、制作能力及創(chuàng)新層次,加強對MCU模型車的理論研究和科技創(chuàng)新具有一定的實際意義。5武漢工程大學2MCU模型車的結構組成及工作原理MCU模型車基本上由以下幾部分組成:傳感器基板,傳感器子基
4、板,H8/3048F-ONE型號的CPU主板,馬達驅動基板等。其整體結構如圖1所示。圖1傳感器基板位于模型車的最前方,用于檢測賽道信息。而傳感器子基板則被固定在模型車車身上,對傳感器輸出的信號進行初步的預處理。安裝在中心位置的CPU主板是整個模型車的核心部件,可以對模型車的各控制電路發(fā)出控制指令。位于車身最后的馬達驅動基板是模型車驅動電路的集合體,在CPU的控制下它可以完成對左右馬達和伺服舵機的驅動。2.1傳感器基板如圖2所示,傳感器基板主要由8個一字等距排開的傳感器組成。每個傳感器都可以識別賽道上的黑白顏色,通過發(fā)光二極管顯示傳感器檢測到的狀態(tài),并能將其轉
5、化為數(shù)字信號“0”或“1”輸出。傳感器基板作為整個模型車控制系統(tǒng)的起始端,就好比人的眼睛,能讀取賽道路面信息,為模型車要產生的相應動作提供必要依據(jù),其作用不可忽視。同時,其識別精度及響應時間都將對整個控制過程造成較大的影響。圖25武漢工程大學傳感器主要由兩部分組成,利用“白色反射光線,黑色吸收光線”的原理,一部分發(fā)射光線,另一部分接收光線。發(fā)射光線部分為發(fā)光二極管,其發(fā)射到賽道上的光線為紅外線,并不能被肉眼察覺。接受光線部分為光傳感器S7136,它能判斷出是否有光線被反射到其接受面上,并能將其轉化為數(shù)字信號“0”或“1”輸出。傳感器的工作原理為:如果賽道上光
6、線集中的地方是白色(光線由傳感器的發(fā)光部分射出),光線將會被反射,并且被傳感器的光線接收部分接收。這樣,傳感器輸出數(shù)字信號“0”,賽道上的該處被認為是“白色”,同時,具有指示作用的發(fā)光二極管工作。同理,如果賽道上光線集中的地方是黑色,光線將會被吸收,不能被光線接收部分接收,傳感器輸出數(shù)字信號“1”,該處將會被認為是“黑色”,具有指示作用的發(fā)光二極管不工作。傳感器基板上的藍色方形旋鈕為可調電阻,可以調節(jié)傳感器的靈敏度。當傳感器在賽道上的白線處正常工作,黑線處不工作時,傳感器靈敏度的調節(jié)工作就可以結束了。如果賽道上有灰色,要通過調節(jié)旋鈕使發(fā)光二極管在灰色處也能正
7、常工作,模型車才能夠在整個賽道上順利運行。光傳感器S7136主要由震蕩電路、時鐘信號發(fā)生電路、發(fā)光二極管驅動電路、緩沖放大電路、標準電壓發(fā)生電路、比較電路、信號處理電路、輸出電路等組成。它屬于標準元件,共有四個引腳,此處不對其內部結構做過多介紹。傳感器基板的電路如圖3所示:發(fā)射紅外線的發(fā)光二極管(LED2)的陰極與光傳感器S7136(接收光線部分)的引腳1連接,陽極通過旋鈕調節(jié)電阻(該電阻可以調節(jié)LDE2的輸出)與電源相連。S7136的引腳3是輸出端,并與發(fā)光二極管(LED1)相連。因為在數(shù)字電路中“0”通常表示0V,“1”通常表示“5”V,因此,當S713
8、6接收到光線時,引腳3輸出“0”,LED1工作。反之