智能车硬件系统的设计与PCB板制作

学号编号研究类型应用研究分类号TP242.6HUBEINORMALUNIVERSITY学士学位论文Bachelor’sThesis论文题目智能车硬件系统的设计与PCB板制作研究与应用作者姓名指导教师所在院系机电与控制工程学院专业名称电气工程及其自动化完成时间2012年5月1日湖北师范学院学士学位论文（设计）诚信承诺书中文题目：智能车硬件系统的设计与PCB板制作外文题目：IntelligentcarthedesignofthesystemhardwareandPCBproduction学生姓名学号院系专业机电与控制工程学院电气工程及其自动化班级学生承诺我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）：年月日指导教师承诺我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。指导教师（签名）：年月日智能车硬件系统的设计与PCB板制作（湖北师范学院机电与控制工程学院，湖北黄石435002）摘要:本文以第六届飞思卡尔全国大学生智能车竞赛为基础，介绍了智能车的硬件设计和PCB制板。根据我院各参赛小组小车车模的制作要求，和各小组对硬件的要求完成相应的硬件电路设计，由于本设计需要同时兼顾电磁、光电、摄像头三个小组的硬件资源所以本设计采用吸取各组硬件资源的公共部分，而对于各组的特有部分则是留出相应的硬件接口供各组扩展；完成硬件设计后将硬件电路用PROTEL99SE完成PCB制板。关键词：PCB板制作；智能车；飞思卡尔。中图分类号:TP242.6IntelligentcarthedesignofthesystemhardwareandPCBproduction（CollegeofElectricalandControlEngineering，HubeiNormalUniversity，Huangshi453002，China）Abstract:Inthispaperthesixthfreescalenationalcollegestudentsintelligentcarcompetitionasthefoundation,thispaperintroducesthehardwaredesignoftheintelligentcarandPCBboardsystem.Accordingtothepresentourgroupofcarmodelsmakerequirements,andtheteamofhardwarerequiredtoperformthecorrespondinghardwarecircuitdesign,becausethisdesignneedboththeelectromagnetic,photoelectricity,camerathreegroupsofhardwareresourcessothisdesignUSESthelearnfromeachgroupthepublicportionofthehardwareresources,andtoeachofthespecialpartissetasidethecorrespondinghardwareinterfaceforeachextension;ThehardwaredesignwillfinishafterthehardwarecircuitwithPROTEL99SEfinishedPCBboardsystemKeyword:PCBproduction;Intelligentcar;freescale湖北师范学院2012届机电与控制工程学院学士学位论文（设计）11.前言.........................................................22.选题背景....................................................32.1课题来源及背景...................................................32.2课题研究的目的和意义.............................................32.3国内外现状及趋势.................................................32.4主要内容和主要工作...............................................33.系统介绍.....................................................43.1相关芯片的介绍....................................................43.2单片机最小系统模块................................................74智能车硬件的设计与实现........................................84.1硬件电路的设计.....................................................94.1.1电源系统的设计...............................................94.1.2H桥电机驱动模块............................................104.1.3无线传输模块介绍............................................114.1.4串口模块...................................................135赛道介绍....................................................136开发平台及工具介绍...........................................146.1.硬件仿真平台....................................................147.PCB板制作平台..............................................157.1Protel99SE软件的使用.............................................167.1.1PCB板的分类.................................................167.1.2PCB板电源线、地线的设计....................................177.1.3模拟电路印制电路板信号线的合理布局..........................177.1.4印制电路板设计应充分考虑到焊盘的孔径大小....................207.2PCB板器件排布和布线规则...........................................217.2.1元件布局基本规则..................................................................................................217.3PCB板的布局：...................................................227.4.放置小器件。....................................................227.5印制线路板的走线：...............................................238总结与展望..................................................268.1总结............................................................268.2展望.............................................................269.参考文献....................................................27湖北师范学院2012届机电与控制工程学院学士学位论文（设计）2智能车通用PCB板的制作（指导老师）（湖北师范学院机电与控制工程学院湖北黄石435002）1.前言智能车是一种集环境感知、决策规划、自动行驶等功能于一体的综合智能系统，智能车集中地运用了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识。随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展，智能车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色。国外上世纪80年代开始研究，最初是军方做特殊用途。近几年随着城市化得进展和汽车的普及，交通运输问题日益严重。这种背景下，装备着智能交通系统的智能车成为许多国家研究的重要对象。车辆、载体的安全辅助驾驶、工厂、码头、仓库的巡逻、监视物料的自动运输、危险、有毒有害场所的监控、值守、排障、维修等场合，智能车都可以发挥作用。目前，智能车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶，这些智能车的设计通常依靠特定道路标记完成识别，通过推理判断模仿人工驾驶进行操作。本文所述智能车就是一种自动导引小车,通过对指定赛道进行信号（载流导线空间磁场分布、赛道中心黑线分布情况）采集，由主控CPU对采集到的信号进行参数分析处理进行路径识别方案等方面的研究，探索利用单片机自动处理进行路径自动识别的方案，使之能够在给定的区域内沿着轨迹自动进行行进。湖北师范学院2012届机电与控制工程学院学士学位论文（设计）32.选题背景2.1课题来源及背景全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜,大赛根据导航原理的不同分为电磁组、光电阻和摄像头组。电磁组赛道中心线下铺设直径0.12-0.3mm漆包线,其中通有f=20kHz,I=100mA的交变电流,频率范围(20±2)kHz,电流范围(100-150)mA,要求电磁组不允许通过获取道路的光学信息进行路径检测,摄像头组和光电组在赛道中心设有连续或断续的黑线，小车通过光学原理寻黑线行驶；本课题就是以本赛事为平台展开研究的。2.2课题研究的目的和意义本课题设计需要学会使用PROTEL99SE绘制一般的电路原理图和相应的PCB板。充分了解电磁组、摄像头组、光电组的信号采集方案，和信号处理方法，理解各组小车的硬件结构，综合出他们的共同部分，和不同部分，将共同部分的完整电路直接绘制在PCB板上，不同部分则应在单片机上引出相应的输入、输出接口，这样可以增强所绘制的PCB板的通用性。对所绘制的PCB板进行分析，反复改变PCB板上的器件分布，和走线总结出一般的器件分布和走线经验，为以后进一步学习和使用PROTEL99SE做基础。2.3国内外现状及趋势目前，高性能，高复杂性，高质量是现代电器产品的发展趋势，而随着电路的复杂性提高，电路的质量要求的提高，PCB制板技术的到了广泛的应用。纵观市场上的电器设备，不论电器大小几乎