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- UID
- 1023166
- 性别
- 男
- 来自
- 燕山大学
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TOP1智能汽车控制系统电路设计攻略
智能车又称为无人驾驶汽车，属于轮式移动机器人的一种，是一个集环境感知、路径规划、自动驾驶等多功能于一体的综合系统。智能汽车技术将许多领域联系在一起，如计算机科学、人工智能、图像处理、模式识别和控制理论等。智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同，它更多指的是利用GPS 和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。这种汽车不需要人去驾驶，因为它装有相当于人的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”，可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物在复杂多变的情况下，能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。
电路系统是智能汽车硬件系统的核心，对于本硬件电路系统而言，稳定性是需要优先保证的性能指标，毕竟跑完全程才是取得成绩的前提。在此基础上，还应当综合考虑智能汽车的动力性、重心及电路板的紧凑性等其他指标。
电机驱动模块
电机驱动模块为智能汽车的行驶提供动力，它的性能直接影响到后轮电机的控制性能，包括加速、减速与制动等性能。本文采用MOSFET 驱动芯片加全桥驱动方案，只需合理的选择MOSFET驱动芯片和功率MOSFET 以保证性能即可。电路图如图6 所示。
舵机驱动模块
舵机负责智能汽车的转向，舵机模块能否稳定工作直接影响到智能汽车在赛道上高速行驶时的稳定性以及转向时的灵敏度和精确度。舵机工作原理为：舵盘角位由单片机发出的PWM 控制信号的脉宽决定，舵机内部电路通过反馈控制调节舵盘角位。由于自身即为角度闭环控制，而且性能较好，故系统中就不必考虑外加舵机闭环。舵机驱动模块电路如图7 所示。舵机驱动模块同样属于功率部分，用6N137(＄0.2160)光耦进行信号隔离。
智能车辆是一个涉及多领域的复杂的综合系统，要达到实用的目的，还要进一步深入下研究去，还有许多工作要做。在硬件上还需要解决因摄像头自身精度的差异或其因外部因素丢失数据导致影响智能车正常运行的问题，增强抗干扰能力；在软件上，还需要进一步优化算法，控制系统是智能汽车的核心内容，针对智能汽车的功能需求，对智能汽车控制系统关键模块进行了研究，设计的各模块被应用于“飞思卡尔”智能汽车中，文中各图对智能汽车的研究具有启发作用。
汽车收音机应用环境的特殊性对电路性能具有更高的要求，而射频电路的设计是实现高性能的关键。本文介绍了TDA7513的射频电路设计方法，根据实际设计经验提出了提高射频电路EMC特性和噪声特性的设计方法和措施，并指出了射频电路性能测试的注意要点。射频电路是收音机电路设计的重点和难点，如果射频电路设计不好，收音机的噪限灵敏度和信噪比以及其它技术指标都会大大下降，甚至只能手动收到很少的几个广播电台，自动搜索电台功能失效。从收音机天线端的广播信号场强来看，信号的动态范围非常大，尤其是汽车收音机所处的环境变化快而大。
收音机射频电路通常很难集成进IC 中，一般由分离元件组成前置低噪声放大器（LNA）和谐振带通滤波器。汽车收音机射频电路的作用从时域上看是要将微弱的广播信号放大，通过自动增益控制电路（AGC）为后级混频器提供稳定的载波信号强度；从频域上看，它要跟踪所选择的电台信号，滤除掉干扰信号如镜像频率（》60dB抑制）和本振频率，改善射频信号质量。
射频电路设计
图1是我们设计的汽车收音机射频电路方框图，它由天线滤波器和射频低噪声放大器以及谐振带通滤波器组成。该款汽车收音机的设计目标是噪限灵敏度为 0dBu（30dB S/N）、音频信噪比64dB、自动搜索灵敏度小于10dBu，具有较强的抗邻频道干扰和其它干扰信号能力，实现MCU全自动调整功能。
图2是汽车收音机TDA7513的FM收音机部分射频前端电原理图。C31、C32、D2（1SV172）、 C44组成调频波段天线信号调节电路，1SV172是VHF~UHF频段天线信号衰减器，它是电流控制型元件，随着电流的增大其阻抗减小。它受控于后级 FM宽带AGC和窄带AGC合成产生的FMAGC电流，起控点为天线信号电平57dBu。L5、C36、V2（KV1410）、C43、R19、C45组成天线带通滤波器，带宽为12MHz左右。该天线滤波器可以人工用无感调批调节射频线圈L5，也可以通过MCU调节变容二极管V2，从而实现自动调整功能。
Q2（3SK126）、C38、R15、R20、C46、R21、C47、C41、R17组成低噪声射频放大器，增益为30dB。本设计中选用N沟道场效应管3SK126作射频放大器具有输入阻抗高、增益高和噪声低的优点，而且是电压控制型器件，设计简单。Q2受控于后级FM宽带 AGC和窄带AGC合成产生的FMAGC电压，起控点为天线信号电平78dBu。T3、C34、V1（KV1410）、C28、C35组成RF谐振带通滤波器，带宽为8MHz左右，T3为FM RF变压器。该带通滤波器同样可以人工用无感调批调节T3，也可以通过MCU自动调节变容二极管V1。接收机的接收极限是由接收机自身噪声性能决定的，所以在收音机的射频电路中要求尽量选用低噪声元件。
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