《电动车二轮转向控制研究 毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动车二轮转向控制研究 毕业论文.doc（39页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、毕 业 设 计（论 文）题 目 电动车二轮转向控制研究 系 别：电子信息工程系专 业：电子信息工程（汽车电子方向）班 级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 摘要 电动车相比于传统的燃油发动机，有很多的优势，扭矩特性好，安静，是未来汽车动力的一个很好的选择。电动车结构容易设计，但是单个的电机功率有限，因此电动车一般使用多个轮边电机共同驱动车轮，产生了了电动差速转向的问题，本课题就是研究这个问题的，通过总线技术，由单片机控制电机来达到转向的目的。 本次毕业设计的主要内容是用单片机为核心的控制元件，与SJA1000，TJA 1050等模块组成核心主控制模块设计电动车二轮转向系统，利用CAN 总线技
2、术，使各个单片机之间通信，相互交换数据，经过主机分析和判断之后再发送相应的指令给两个从机，从机接到指令后执行相关的指令，通过电动机驱动模块控制两个电机差速，以达到代替现有机械系统转向的目的。本设计中，采集的信号是车辆的转向信号，由三个红外光电传感器探测黑线作为转向信号，由CAN总线负责各个单片机之间的通信，CAN总线系统由SJA1000和TJA1050组成。本系统运行稳定，电路简单，具备简单的CAN通信和单片机控制功能，控制系统可靠，可以灵活应用，具有一定的使用价值。 关键词：单片机 ； 总线网桥转换 ； 电机控制；二轮转向AbstractElectric vehicles compared
3、to conventional fuel engines have many advantages, the torque characteristics of a good, quiet, is a good choice of vehicle power. Easy to design the structure of the electric car, but a single motor power, electric cars are generally more side-wheel motor drive the wheels together to produce electr
4、ic differential steering, this project is to study this problem, by bus technology by microcontroller to control the motor to achieve the purpose of steering. The main content of this graduation design with MCU as the core control device, and the SJA1000, TJA 1050 and other modules to the core of th
5、e main control module designed electric car two steering systems, the use of CAN bus technology, so that each single-chip communication between the exchange of data, analysis and judgment by the host after sending appropriate instructions to the two machines, and related instructions from the machin
6、e after receiving the command, the differential control two motors through the motor driver module to replace the existing mechanical systems turn purpose. In this design, the collected signal to the vehicles turn signal, and three infrared photoelectric sensor to detect the black line as the turn s
7、ignal, responsible for communication between each device, the CAN bus, CAN bus system from the SJA1000 and TJA1050. The system is stable, simple circuit, CAN communications and MCU control functions with a simple control system is reliable, can be applied flexibly, with a certain value. Keywords: SC
8、M; bus bridge conversion; motor control; two steering第一章 概论11.1系统开发背景11.2系统开发的意义11.3设计目标11.3.1经济可行性21.3.2技术可行性2第二章 方案论证32.2方案一32.2方案二42.3方案三42.4方案分析5第三章 系统总体设计方案73. 1 总体设计73.2 CAN节点构成设计83.3 CAN节点连接9第四章 CAN的信号传输及报文规则104.1 CAN的差分传输104.2 BOSCH CAN 2.0结构114.3 CAN 2.0B协议帧格式124.3.1.CAN2.0B标准帧124.3.2.CAN2.
9、0B扩展帧13第五章 硬件接口电路设计155.1 STC10F08XE核心板155.2按键与复位电路165.3电源供电模块175.4晶振模块185.5 TJA1050模块195.6 I/O模块205.7 SJA1000芯片225.8电机驱动模块225.9 红外光电管模块23第六章 软件设计256.1总体控制软件设计25图 6.1 软件总体设计266.2 MAIN程序软件设计266.3 CAN总线配置软件设计276.4 SJA1000软件设计286.5滤波部分296.6 发送与接收设计316.7 电机控制33第七章 软硬件调试357.1硬件调试357.2 软件调试357.3 调试小结36总结37
10、致谢39参考文献40第一章 概论1.1系统开发背景 当今的世界，汽油车大行其道，石油消耗量巨大，环境污染严重，已经严重地破坏了人类的居住环境和自然环境，人们为了解决这个问题，发明了新能源汽车，电动车，电动车的开发又涉及到了电机的控制。如果一辆车单纯地只使用一部电机，负荷会很重，电机难以承受，会加大开发难度，也会降低能源使用效率，因此采用多个电机共同驱动电动车成了现在的一个解决办法，这就涉及到了电动机的控制问题。当多个电机共同动作时，需要随时采集它们的转速信息和方向盘信息，根据这些数据来确定汽车该如何转向，转多少的问题。采集信息时再采用传统的串行总线或者并行总线难以达到速度和容量的要求，难以在同
11、一个时间采集到信息并同时发送并被不同的控制单元接收，对汽车的控制就难以实现快速化和精准化，更别谈控制高速运转下的电动机了，此时需要使用速度较快，可同时传输多个数据并且可以选择接收的CAN总线来连接各个控制器，方便它们之间的通信，本系统的设计就是基于这种背景而进行的。1.2系统开发的意义 真实地模拟现实中电动汽车的二轮电机差速转向，提供电动机差速转向的模型，通过CAN总线技术解决多个MCU之间的通信和数据交换问题，实现控制系统之间快速地接收和发送数据。让更多的人了解电动车二轮转向的现状和将来的发展前景，并且认识到CAN 总线在汽车电子信息交换和控制中的重要作用。1.3设计目标1. 设计的各个模块
12、之间独立，CAN模块可独立使用，方便连接和二次使用2. 比传统的单片机通信要快速准确全面，实现单片机之间的数据选择性交换3. 界面上有显示模块，显示被接收的数据4. 制作简单、成本低、价格便宜5. 真实模拟现实中的状况，比较贴近实际应用6. 模拟汽车中不同的数据处理方式和数据的发送接收1.3.1经济可行性由于本设计主要用于汽车电子信息的交换传输方面，因此在设计上使其可靠以及简单易操作。在可行性上进行如下分析：所谓经济可行性，即在本次设计上需要投入自己能承受的资金，由于本次设计是没有项目资金的，没有开发经费，因此需要在资金上要合理，高标准能直接投入使用的项目对于我的毕业设计来说几乎是不可能的。通
13、过分析后，我的设计方案和费用，无论是在器件上还是常见度上均是可行的。1.3.2技术可行性技术可行性主要分析技术条件上是否能顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计的需求等。通过分析各种软件环境、硬件仿真环境等均已经具备，技术上由于本人的能力有限，设计肯定会存在不合理之处，但是基本上达到了老师的要求。综上所述，本系统设计目标已经明确，在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是可行的。第二章 方案论证2.2方案一 由于电动机的控制必须很稳定才能为驾驶者提供安全保证，所以系统在设计之初考虑过使用硬件方案，即使用双电机调谐系统，同时对两路电机进行硬件上的控制，当其中的一路电动机转速较快时，通过电路
14、的作用自动增加另一路电机的转速。具体的原理如图2.1所示。电机旋转时，磁场中产生的反电动势与电机角速度成正比，工作电流与输入电压和反电动势的差值成正比，输出转矩与绕组相电流成正比。这样，当驱动轮的转速不一致时，低速驱动轮电机的反电动势低，电流变大，输出转矩也增大，滑转率增大，将使轮子加速；高速驱动轮电机的输出转矩小，滑转率减小，将使轮子减速。通过不同滑转率的调节，在转向行驶时，使二驱动轮转速之差变小，实现差速功能，这满足差速的条件。 M 调谐 电路 M 方向盘图2.1 双电机调谐电路控制方案这样就可以通过方向盘来调节电压中间值的大小，达到控制电机的作用，但是这种方案比较死板，而且只能同时控制两
15、路电机，不够灵活，难以根据具体的情况来调节转矩的大小，收到的限制比较多，而且难以与其他的电控系统交换数据，若是出现转向过猛的的情况还要设计滤波电路来消除影响，会增加额外的成本，不经济。因此不采用此方案，尽管可靠性好。2.2方案二 方案二采用的也是CAN总线技术，只是节点的设计不同，系统设计与最终的方案有别。方案二采用的是集成了总线控制器的单片机，但是此类单片机比较贵，而且总线节点数一般是规定好的，一般是两个，不够用时要自己外加电路，不用时造成资源浪费，如图2.2所示，还需要自己编写上位机的程序，比较复杂，用于仿真和实验可以，但是不实用，因此没有采用。总线适配网卡CAN 收发器CAN 收发器 P
16、C上位机mcu内部CAN内部CAN总线图2.2 单片机+PC上位机控制方案2.3方案三方案三采用的是独立模块化设计，单片机控制模块和总线控制模块是独立的，通过管脚和针脚相连，总线模块可以应用在任何单片机上，只需要对SJA1000进行编程即可，方便快捷，灵活多变，可以适应多种单片机和电路系统，可多次使用，不会造成浪费，可以在任意的电路中构成节点和收发单元，成本低，使用多变，结构易于拓展。如图2.3所示。 SJA1000TJA1050 控 制 器 TJA1050SJA1000图2.3 单片机+SJA1000+TJA1050控制方案2.4方案分析 方案一在技术上简单易实现，可靠性高，但是比较死板，不
17、够灵活，作为一个有固定模式的电机控制方案可以，但是涉及到汽车控制方面的复杂性，此方案就显得太过粗糙，控制精度难以保证，因此不予选用。 方案二的系统结构主要可分为三层：第一层、PC机与CAN总线接口层-实现PC机与CAN通讯总线之间的可视化操作控制，以PC-CAN-智能型CAN总线通讯适配卡实现；第二层、CAN总线与DSP控制器LF2407接口层-实现CAN总线和单片机板的CAN控制器的物理接口和通讯；第三层、单片机的I/O口与步进电机的驱动接口-实现对单片机板的电气隔离保护和步进电机的大电流驱动，完成电机的实际动作。PC机作为该系统的上位机，有效的利用PC机计算能力强、容量大、人机界面良好的优
18、点。PC-CAN是具有高性能价格比的智能CAN总线通讯适配卡，它使PC机方便的连接到CAN总线上，实现CAN总线与主机PC的高速数据交换。PC-CAN上自带光电隔离，保护PC机避免由于地环流的损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。但是此方案的设计比较复杂，尤其是PC机的上位机软件编写难度很大，涉及到C语言和VB语言的使用，本人能力有限，无法实现，而且此方案与实际的应用相差较大，不适用，因此淘汰。第三种无论是方案的技术和经济可行度都贴合实际，难度也不是很大，具有实际的使用效果，灵活度较高，经过比较我最终选择方案三。第三章 系统总体设计方案3. 1 总体设计 在设计中，我使用了三个光电传感器来识
19、别黑线，作为转向的标准，也可以作为电动机差速后的目标结果参照，相当于知道了电动机的转速和差速结果。三个传感器的信号线接在主机的P1口上，光电管的信号通过IO的状态值传输给单片机，单片机经过分析确认，根据情况设置指令，然后通过SJA1000和TJA1050组成的CAN总线控制收发单元将要发送的数据按照CAN总线协议的规则发送出去1 李真花 CAN总线轻松入门与实践 北京：北京航空航天大学出版社 2006，两个从机接收数据，然后进行简单的破译，得到各自的控制指令，然后再控制电机作出相应的动作，达到控制的目的，具体设计如图3.1所示，图中的两个电机是由专用电机驱动控制的。单片机的整体电源不足，所以选
20、用了电机驱动模块来弥补，从而使电机运转正常。整个控制看起来是开环的，实际上是闭环的，因为实际的转向信号就等同于电机的差速效果，能到达简单的控制效果。电机1 单 片 机 2 总线传感器1传感器2传感器3 单 片 机 1 电机 驱动 方向盘信号 单 片 机 3 电机2 总线 图3.1 总体设计框架 3.2 CAN节点构成设计 CAN控制器SJA1000有以下特性：完全支持CAN2.0B协议，支持标准和扩展标识符；有6个邮箱，其数据长度为0-8个字节，2个接收2个发送，2个可以配置为接收或发送；有15个16位控制寄存器，控制CAN的位定时器、邮箱的发送和接收使能、错误状态及中断等；当发送出现错误或仲
21、裁时丢失数据，CAN控制器有自动重发功能等2 饶运涛 邹继军 现场总线CAN 原理与应用技术 北京：北京航空航天大学出版社2003 。CAN总线接口的总线收发器TJA1050是CAN控制器与物理总线间的接口，可以提供对总线的差动发送和接收能力，与IS011898标准完全兼容，并具有抗汽车环境下的瞬间干扰、保护总线的能力。为了提高系统的可靠性和抗干扰能力，在CAN控制器和CAN收发器之间采用光耦进行隔离。两者之间只需要连接好引脚即可，具体组成如图3.2所示3 邬宽明 现场总线技术应用选编 北京：北京航空航天大学出版社 2004。SJA1000TJA1050单片机2 单片机1SJA1000TJA1
22、050SJA1000TJA1050单片机3图3.2 总体设计框架3.3 CAN节点连接CAN全称为Controller Area Network，控制器局域网，一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点4 Horst Engels CAN-BUS Franzis Verlag 2002。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips TJA1050作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点5 Wilfried Voss A Comprehensible Guide to Controller Area Network Copperhill M
23、edia Corporation 2005。CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力6 Wolfhard Lawrenz CAN System Engineering: From Theory to Practical Applications Springer 1997 。在本设计中CAN节点的布线规则如下图所示，两个从机连接在一个主机上，每个从机也有两排连接线，事实上，一个CAN节点可以连接很多个其他节点，这个要根据标识符来决定个数，CAN控制器之间可以组成很多种网络，如中继网络，拓扑网络等。本设计是一个简单的
24、树形结构。 低成本，极高的总线利用率，很远的数据传输距离（长达10Km），高速的数据传输速率。 控制器2 控制器3 控制器1 CAN_HCAN_L图3.3 节点设计第四章 CAN的信号传输及报文规则4.1 CAN的差分传输 差分传输是一种信号传输的技术，浅显来说，差分信号就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接纳端经过比拟这两个电压的差值来判别逻辑形态“0”照样“1”。而承载差分信号的那一对线就称为差分线。区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反，如图4.1所示。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断
25、发送端发送的是逻辑0还是逻辑1。图4.1 CAN的差分传输示意图差分信号与传统的一根信号线一根地线（即单端信号）走线的做法相比，其优点是： 抗干扰能力强。干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上，而其差值为0，即，噪声对信号的逻辑意义不产生影响。能有效抑制电磁干扰（EMI）。由于两根线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。时序定位准确。差分信号的接受端是两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点，作为判断逻辑0/1跳变的点的。而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点，受阈值电压与信号
26、幅值电压之比的影响较大，不适合低幅度的信号。CAN能够使用多种物理介质，例如双绞线、光纤等，最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送，两条信号线被称为CAN_H和CAN_L，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑1，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为“显性”，此时通常电压值为CAN_H =3.5V和CAN_L=1 .5V。4.2 BOSCH CAN 2.0结构CAN 2.0规范的目的是为了在任何两个基于CAN-bus的仪器之间建立兼容性；规范定义了传输层，并定义了CAN协议在周围各层当中所发挥的作用。如图4.2所示，CAN总线的参考模型是ISO/OSI，但是只采
27、用了其中的关键三层：物理层,目标层,传输层。CAN中的目标层和传输层与数据链路层相对应，应用层的功能对应于ISO/OSI的应用层,表示层,会话层,传输,网络层，物理层对应。CAN的物理层和数据链路层的功能由CAN器件实现。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层ISO/OSI应用层目标层传输层物理层CAN图 4.2 CAN与IOS/OIS的对应关系图 物理层主要是规定通信介质的电气性能和规程。 数据链路层的功能是包装数据，加上相关的校验数据等附加信息组成数据帧，经由物理信道发送出去，接收数据后去掉附加信息得到通信数据，还包括滤波，确认报文接收等功能。 应用层没有统一的标准，由用户根据自己
28、的需求来设计。4.3 CAN 2.0B协议帧格式4.3.1.CAN2.0B标准帧如表4.2所示，CAN标准帧信息为11个字节，包括两部分：信息和数据部分。前3个字节为信息部分。字节1为帧信息。第7位（FF）表示帧格式，在标准帧中，FF0；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际的数据长度。字节2、3为报文识别码，高11位有效，字节411为数据帧的实际数据，远程帧时无效。表 4.2 CAN2.0B标准帧格式信息图76543210字节1FFRTRXXDLC0-3(决定数据长度)字节2标识符 ID28ID21字节5 ID20ID18XXX
29、字节6 数据1字节7 数据2字节8 数据3字节9数据4字节10数据5字节11数据6字节12数据7字节13数据8 4.3.2.CAN2.0B扩展帧CAN扩展帧信息为13个字节，包括两部分，信息和数据部分。前5个字节为信息部分。字节1为帧信息。第7位（FF）表示帧格式，在扩展帧中，FF 1；第6位（RTR）表示帧的类型，RTR=0表示为数据帧，RTR=1表示为远程帧；DLC表示在数据帧时实际数据长度。字节25为报文识别码，其高29位有效，字节613为数据帧的实际数据，远程帧时无效，具体的结构如图4.3所示。在本设计中，我要传输的数据放在数据区的第八个字节中，数据是光电管的电压状态信号，即P1口上的
30、状态数据，接收到的数据放在接收区的第八个字节中，需要用的时候取出来用即可。表 4.3 CAN2.0B扩展帧格式信息图76543210字节1FFRTRXXDLC0-3(决定数据长度)字节2标识符 ID28ID21字节3 ID20ID13字节4 ID12ID5字节5 ID4ID0XXX字节6 数据1字节7 数据2字节8 数据3字节9数据4字节10数据5字节11数据6字节12数据7字节13数据8 用CSMA访问总线，可对总线上的信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时才允许发送。利用这种方法，可以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到“监听”总线状态，直到该冲突时间过后，
31、才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送信号经过许多延迟，为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的报文优先发送。在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数0而不是1，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全0标志符的报文具有总线上的最高级优先权。可用另外的方法来解释：在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息7 Dominique Paret
32、 Multiplexed Networks for Embedded Systems: CAN, FlexRay Wiley 2007。第五章 硬件接口电路设计5.1 STC10F08XE核心板STC10FO8XE单片机的内部结构框图如图5.1所示。单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、I/O接口、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC10FO8XE单片机几乎包含数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统8 张欣等 单片机原理与C51程序设计基础教程 北京：清华大学出版社 2010。 RA
33、M256字节AUX-RAM1024字节RAM 地址寄存器 程序存储器堆栈指针B寄存器ACC定时器0/1ISP/IAP地址生成器串口TMP1TMP2程序计数器PC ALUWDTPSWLVDCONT UNITPORT0,1,2,3，4锁存器PORT0,1,2,3,4驱动器PORT0,1,2,3,4图5.1 STC10F08XE内部结构图5.2按键与复位电路本片上的复位电路为自动复位电路，结构简单，未使用施密特触发器式复位电路。如图5.2所示。当时钟频率选用11.0592MHz时，C取22F，R3约为10K。 图5.2 复位电路 本系统中共使用了3个按键，K1,K2，K3，如图5.3所示，电路一样，
34、K3是液晶屏背光开关，K1，K2分别是CAN总线收发控制键，通过软件控制采集开关的电平信号作为判断依据。图5.3 按键模块电路5.3电源供电模块 一般电源模块的设计主要有两个要点：如图5.3所示，一个是5V电源上接的二极管，它的主要作用是防止电压反向，而下方的电容的作用是平波，防止电压的波动，在电压高的时候充电，在电压低的时候放电，能较好地保持电压的稳定。 图5.4 电源模块1电路 另一个电源模块的原理不同于上图的原理，用了一个较大的10U的极性电容和几个较小的非极性电容104并联，10u的极性电容是滤掉低频噪声,104电容是滤掉高频噪声,在线路上一般情况下都是这样布置的，如图5.5所示，这样
35、做的目的是为了得到稳定的电压，可以不要小电容，但是为保险起见最好不要去掉.C11是电解电容，滤除低频杂波，C7C8C9是无极性，滤除高频杂波，可以改变9 张虹 单片机原理及应用 北京：中国水利水电出版社 2009。 图5.5 电源模块2电路 5.4晶振模块为了电路的稳定性起见,建议在晶振的两引脚处接进两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的,如图5.6所示，没有什么计算公式.一般晶振电路都有这两个小电容的，它是振荡回路交联电容，如果没这两个电容的话，振荡部分会因为没有回路而停振，电路不能正常工作了10 电路分析基础
36、刘原 北京：电子工业出版社 2006。图5.6 晶振电路5.5 TJA1050模块TJA1050的芯片和管脚连接图如图5.7所示，CAN-H和CAN-L为CAN的数据传输线，而TX和RX分别接在SJA1000的TX和RX上，接收和发送来自SJA1000的数据，实现总线之间数据的交换，VCC为一个电源，上面接的小电容是滤波用的，起到稳压的作用。每个总线末端均接有用RL表示的抑制反射的负载电阻。负载电阻连接在CAN-H和CAN-L之间，对于带有集成终端电阻的ECU，此电阻为120。终端负载电阻最好置于总线末端，取消ECU内部的负载电阻RL，因为如果其中一个ECU从总线断开，总线将丢失终端。这个数据
37、传输终端是一个电阻器，阻止数据在传输的终点被反射回来，产生的反射波会破坏传输中的数据，120 欧姆的电阻就是为了防止信号产生一个回路，影响正常传输的信号。图中在总线的物理接口处添加终端电阻，在本节点为总线的末节点时，需要接人终端电阻时，将短路块JTR短接，即可将终端电阻接人总线。不需要接入终端电阻时，将短路块JTR开路即可。这样的设计可以方便将节点接人总线的任意位置。 图5.7 TJA1050电路5.6 I/O模块IO模块需要注意上拉电阻的使用和原理即可。上拉电阻的目的是增加你的IO口的驱动能力的，你用了10k的电阻，如果是上拉到5v的话，所增加的驱动能力才不过是几百个uA而已，基本上没用，因
38、此建议你为了增加驱动的话，要减小该电阻。按照我的理解，上拉就是使端口为高电平，端口可以向外输出电流；下拉就是使端口为低电平，可以吸收电流。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,TTL驱动CMOS时,如果TTL输出最低高电平低于CMOS最低高电平时,提高输出高电平值。OC门必须加上拉,提高电平值，加大输出的驱动能力(单片机较常用)，CMOS芯片中(特别是门的芯片),为防静电干扰,不用的引脚也不悬空,一般上拉,降低阻抗,提供泄荷通路，提高输出电平,提高芯片输入信号的噪声容限,增强抗干扰，提高总线抗电磁能力,空脚易受电磁干扰，长线传输中加上拉,是阻抗匹配抑制反射干扰。上
39、拉是对器件注入电流，下拉是输出电流,弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分,对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。上拉电阻： 就是从电源高电平引出的电阻接到输出11 康华光.电子技术基础（数字部分）北京：高等教育出版社，2004。 1，如果电平用OC(集电极开路，TTL)或OD(漏极开路，CMOS)输出，那么不用上拉电阻是不能工作的， 这个很容易理解，管子没有电源就不能输出高电平了。 2，如果输出电流比较大，输出的电平就会降低（电路中已经有了一个上拉电阻，但是电阻太大，压降太高），就可以用
40、上拉电阻提供电流分量， 把电平“拉高”。（就是并一个电阻在IC内部的上拉电阻上， 让它的压降小一点）。当然管子按需要该工作在线性范围的上拉电阻不能太小。当然也会用这个方式来实现门电路电平的匹配。上，就是指高电平；所谓下，是指低电平。上拉，就是通过一个电阻将信号接电源，一般用于时钟信号数据信号等。下拉，就是通过一个电阻将信号接地，一般用于保护信号。这是根据电路需要设计的，主要目的是为了防止干扰，增加电路的稳定性。具体电路如图5.8所示。 图5.8 IO电路5.7 SJA1000芯片 SJA1000的连接如图5.9所示，芯片本身有晶振，12M赫兹，TX与RX分别与TJA1050的RX和TX相连。图
41、 5.9 SJA1000外部接口5.8电机驱动模块直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路，这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动12 王淑芳 电机驱动技术 科学出版社，2008。它的基本原理图如图5.10所示。图 5.10 电机驱动电路全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态，IN1，IN2为一组，IN3，IN4 为另一组，两组的状态互补，一组导通则另一组必须关断。当IN1，IN2导通时，IN3，IN4关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的正转或反转制动；当IN3，IN4导 通时，IN1，IN2关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转
42、制动。 5.9 红外光电管模块 光敏三极管除了具有将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+）Ib13 康华光.电子技术基础（模拟部分）北京：高等教育出版社，2
43、004，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。原理图如图5.11所示。RRRVOUT VCC图 5.11 光电三极管驱动电路第六章 软件设计6.1总体控制软件设计三个光电传感器来识别黑线，作为转向的标准，也可以作为电动机差速后的目标结果参照，相当于知道了电动机的转速和差速结果。三个传感器的信号线接在主机的P1口上，光电管的信号通过IO的状态值 传输给单片机，单片机经过分析确认，根据情况设置指令，然后通过SJA1000和TJA1050组成的CAN总线控制收发单元将要发送的数据按照CAN总线协议的规则发送出去，两个从机接收数据，然后进行简单的破译，得到各自的控制指令，然后再