4.3 CCD 模块

竞赛规定光电组采用 TSL1401 系列的线性 CCD，我们按照芯片手册连 接线路，进行了测试。刚开始外围电路简单，只在电源和 AO 输出端口加入了 滤波电容，结果输出信号的 AD 采样值很低，AD 采集的精度不够，输出波 形很不稳定。后来对电路做了一些改进，在信号输出端加了运放芯片 LMV358，放大倍数通过电位器可调，这样可以适应不同光线强度的环境。 为了改善输出信号的稳定性，在 CCD 的输出端加了一个 510 欧姆的下拉电 阻，在运放的输入输出端 各加了一个 104 的滤波电容，在电源地的入口处 串联了一个 100uH 的电感，最终 CCD 采集到的信号达到了理想效果。

CCD 电路部分如下图：

图 4.6 CCD 模块原理图

4.4 驱动桥模块

动电机的方案，控制电路简单、成本低。但由于加工工艺的原因，P 沟 道

功率 MOSFET 的性能要比 N 沟道功率 MOSFET 的差，且驱动电流 小，多用于功率较小的驱动电路中。而 N 沟道功率 MOSFET，一方面载 流子的迁移率较高、频率响应较好、跨导较大；另一方面能增大导通电 流、减小导通电阻、降低成本，减小面积。综合考虑系统功率、可靠性 要求，以及 N 沟道功率 MOSFET 的优点， 本设计采用 4 个相同的 N 沟 道功 MOSFET 的 H 桥电路，具备较好的性能和较 高的可靠性，并具有

利用 2 个 N 沟道功率 MOSFET 和 2 个 P 沟道功率 MOSFET 驱

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较大的驱动电流。考虑到实际驱动电流可能很大，故采用 4 片 IRF3205 组成全桥驱动电机。额定工作电流可以达到 100A 以上， 而且内阻很 小， 大大提高了电动机的工作转矩和转速。 由于电机在急减速或急加

速的时候都会将电源的电压拉低，因此在电源两端接大电容滤波。

4 个 MOS 管在主板上的摆放既要节省空间，方便布线，还要注意散热。

图 4.7 驱动桥原理图

4.6 车身姿态检测模块

起初我们使用了两块 MMA8451 加速度计模块，对小车转弯进行受力分 析，计算出转弯半径，但由于车速较快，实际受力情况复杂，导致计算出 的转弯半径偏差较大，后舍弃这种方案。只保留一块加速速计，

计算车身 方向，然后结合赛道信息进行处理。

另外我们也使用了 MPU6050 陀螺仪模块，对坡道进行检测。

4.7 测速模块

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由于智能车车速一般较快，对测速要求精度高，我们使用的是欧姆龙 500 线的编码器，使用较小的金属齿轮与后轮大齿衔接，这样也能提高测

速精度。

编码器对工作电压要求较高，我们发现在电机猛加速时，会拉低电池 电压，使编码器出电压不能稳到正常工作电压范围，导致测速脉冲丢失， 导致电机不能被控制。这个问题还需要改善。

4.8 OLED 液晶屏及按键

由于平时要进行大量参数的调试，反复下载程序调试效率很低，且 OLED 屏 可以显示调试时需要观察的变量数据。同时，因为竞赛规则，不允许现场更改 程序，人机交互设备就很重要了。

该显示模块具有以下特征：

①该 OLED 液晶显示屏为 0.96 寸，分辨率为 128×64，模块支持 3.3v、5v 供 电。

②SPI 操作，只需四根信号线就可以对其进行操作，节省 MCU 管脚。 ③高亮度，低功耗，有很好的显示效果，体积小，质量轻。 ④固态结极，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔。 ⑤几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仌然不失真。 ⑥响应时间是 LCD 的千分之一，显示动态画面不会有拖影的现象，低温特性 好 发光效率更高，能耗比 LCD 要低。

为方便的调节参数，我们增加了 6 个按键加一个四位拨码，方便参数的

修 改。