内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:41:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第二章

系统总体设计

2.1 设计概述

CCD 采集赛道信息后传送给 MK60FX512 控制器处理后，控制器根据赛道信息 控制舵机打角及电机转速，让智能汽车能准确的在赛道上前进。车上装载了 OLED 屏及蜂鸣器，方便观察参数的设定，及特殊赛道元素是否判断准确，枀大的方 便调试。另外主板上留有蓝牙接口，以便观察小车在行驶过程中的一些变量， 例如电池电压，行驶速度，车身角度等数据。

2.2

控制芯片的选择

根据赛事组委会的统一要求，参赛队伍可以选用的微控制器芯片包括飞

思卡尔公司提供的 32 位 Kinetics 等系列以及 16 位微控制器和 8 位微 控制器系列。作为智能车控制的核心，无疑，MCU 的选择是至关重要的，将 直接影响到硬件电路的搭建以及程序的整体架极。我们是光电组，需要处理 的内容包括陀螺仪、加速度计和 3 个线性 CCD，数据采集频率较高，于是我 们选择了 MK60FX512。

2.3

线性 CCD 的基本检测原理

本次大赛，根据竞赛秘书处的指定要求，光电平衡组采用的是 Texas 公 司生产的 Tsl1401 系列的线性 CCD。如下图：

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图2.1 Tsl1401 内部结极图

这种线性 CCD 包括一个 1×128 阵列的光电二枀管，相关的电荷放大 器电路和一个具有能够同时对 128 个像素点开始曝光、停止曝光的内部像 素数据保持功能的电路，该传感器的内部控制逻辑要求只有一个串行输入 （SI）和一个时 钟信号输入端（CLK），一个 AO 口依次输出各像素点的模 拟量的电压值信号。

当曝光时间过短时，采的像素点电压值会整体很低，不足以提取出真 实的赛道信息，然而当曝光时间过长时，采的像素点电压值又会过高，达 到输出的 饱和状态，可以看到，曝光时间的确定对提取稳定、真实的赛道 信息是一个很 关键的因素。参考往届技术报告，结合考虑程序处理时间， 我们决定将曝光时间定为 8ms，采集的数据稳定，不会出现明显的波动，能 够抵抗环境的干扰。

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2.4 系统结极

为了保证小车既能稳定运行，又能提升速度，我们需要使整个系统控制 具有良好的实时性和周期性，因此除了既要能实现功能的完整性，还要使其 能够在既定的时间里稳定执行相应的任务，在设计时，需要用到定时器中断 来完成。

然而，在设计时，毕竟中断时间有限，不能将所有的执行程序都放入 中断。 所以在程序执行时，仍主函数开始，首先完成对系统资源的初始化 设定，然后打开定时中断，再进入一个主循环函数，在该循环函数中是一些 对控制实时性要求不高或使用频率较低的辅助性函数，如液晶显示屏显示、 拨码及按键情况扫描等函数，主要是在中断函数执行完后的空余时间里执 行，我们可以将其称为后台。而对于其他需要具有较好的周期性和实时性的 控制类函数，则主要放在了定时中断函数里面，如信号采集、信号处理、控 制运算、控制输出等子函数，这样以保证系统运行的稳定性，可以将其称作 为前台。这样既可以提高执行效率，又可以对各个部分做到精确的控制。