电源关系到系统安全运行的最重要的环节之一,所以对于电源的测试必须十分严格。针对系统对电源的要求,让电源接上相应的负载,监视其否能长时间的稳定工作,发热量是否比较大。在5V、6V电源的测试中分别接入大于系统要求的线性负载、非线性负载以及混合负载,使用示波器监视电源的变化情况。监测情况表明,电源工作稳定,没有波动及毛刺,满足系统的供电要求。5V电源有发热现象,曾经出现过因为天气热加上芯片发热量大没有能及时散热造成芯片烧坏的情况,后来加上2500mm2的散热片,热量被及时的转移,就没再出现烧坏芯片的情况了。
关于芯片的散热及散热片的选择是有一定的依据的。芯片能量的处理能力受最大额定结温度(125℃)的限制。芯片分配的能量有两部分组成:首先,输出电流乘以输入/输出电压差值:(IOUT)×(VIN-VOUT),其次,GND引脚电流乘以输入电压:(IGND)×(VIN)。
在12V电源的测试中也遇到了发热量巨大的问题,并且只能短暂的正常工作,而后电路不能使用,但是查阅这款电源管理芯片MAX1771的技术手册后,并没有提及到发热量大的问题。随后根据电源所表现的现象做针对性的实验,采用替换法,逐个替换元器件,看电路能否正常工作。发现更换电感后电路能短暂的工作,随后又不能使用。找到电路出问题的根源在于电感被烧坏。查阅相关的技术手册,其中对电感有专门的论述,电感材料的芯要为铁氧芯(铁的氧化物),这样可以适应较高的频率及功率要求。铁芯的电感不提倡使用。由于先前使用的电感为铁芯的,并且是贴片封装的,所适用的功率较小,所以总是被烧坏,不能正常工作。后来使用铁氧芯的色环电感,12V电源能够长时间稳定工作,没有发热问题。
如图6.1所示为电源管理模块调试的实验板。

图6.1 电源管理模块实验板实物图
6.2 探测模块调试
由CCD的探测原理可知,摄像头输出的标准PAL制式信号需要经过同步分离,可以得知场的起始信号,从而区分出哪些行是场消隐信号,哪些行包含有效的视频信号。实验中为了证实同步分离的作用以及信号的可用性,将摄像头架在跑道上方,旋转90度,通过电视机观察跑道中的黑线成水平状态。由AD在每行信号上采集一个数据,包括场消隐行在内的每一行上都被采到一个数据,通过无线串口通讯模块(图6.2)发送到PC上,分析数据。见表4.1,序号5后面的包括整个序号6以及序号7的第一个AD采样值,数值偏小,均为场消隐信号所对应的行。序号19、20中数值偏小的AD采样值也都为场消隐信号。AD采样值中比较大的数值为跑道上的白色部分所对应的信息,序号15、16中AD采样值较小的为黑线信息。从数据中可以得到在此种固定方式下,判断黑线的位置是可能的。如果想将摄像头拧回正常的位置,用同样的方法去判断黑线的位置,将会比较困难。因为S12的AD转换速率如果选用10位将会是7微秒,视频信号一行的时间是64微秒(其中有效的图像信息时间小于56微秒)。这样算下来一行的有效采集像素个数将小于8个,很容易造成丢掉黑线信息。

图6.2 无线串口通信模块
表6.1 场AD采样值

路径检测需要图象的特点是要求水平分辨率高,垂直分辨率低,而实际正常摆放摄像头的情况是水平分辨率不高,垂直分辨率高。针对这个问题的解决方法可以将水平变成垂直的,垂直的变成水平的,即摄像头水平旋转90度,就可以将垂直分辨率与水平分辨率相互转化。见图6.3,左边为正常采样时的图样,右边为水平旋转90度后的采样图样。

图6.3 摄像头水平旋转90°前后
实际使用上述思路对路径进行探测,获取黑线信息,控制车体姿态。但是由于控制的周期较长至少40毫秒(采样20毫秒,处理及动作20毫秒),这样对控制的实时性影响较大。采用了超频的办法,将原来的总线时钟由原来的8MHz超到现在的32MHz,原来一行最多可采样8个点,现在可以采到五十多个点,见表6.2。这样从一行中就能剥离出黑线信息。通过串口将数据发到PC上分析,数据中数值较小的部分与跑道的黑线十分吻合,见图6.4,图中的数据为16进制,为了直观的表现出来,将偏小的数据标示出来,即为黑线的部分。
表6.2 行AD采样值



图6.4 电视机中的图片与AD采样值的对比
6.3 整车调试
系统试车是各个部分的联合测试,任意部分出现问题,或者模块之间的接口没有做好都会对系统造成影响。但是能观察到的只是系统试车的现象,所以只能由出现的状况去反推问题的所在部分。
在实际装配和调试过程中,由于舵机都是刚出厂的新产品,导致控制机械响应滞后。为了尽快克服这个困难,专门编写了这样一段程序,调整PWM占空比,让每个舵机从左极限转到右极限不停地做周期为2秒,时间为1小时的摆动往复运动,从而达到短时间磨合舵机的效果。经过磨合处理的舵机的响应速度明显变快,如图6.5。

图6.5 舵机转角角度和速度的测量

图6.6 键盘显示调试接口
为了更加精确地定位前轮的位置,因此在调试中额外使用了键盘显示模块(如图6.6)来辅助的调试。
该模块是以ZLG7289芯片为核心芯片,硬件与基板预留的相应插座用排线相连,通过这个模块,可以简便地进行:
1. 舵机相对零位的设定:根据以往调试经验,预先设置舵机的相对零位在数码管显示为1560,由于舵机特性不同,不同舵机定然有不同的偏差,通过设置按键K1、K2、K3这三个不同的按钮来微调舵机的相对零位,按一下K1则控制舵机的PWM值增加10,按一下K2则减小10,再按K3以确定,并将适合该舵机的零位相对数值写入该小车的源程序中。
2. 手动对车轮转动极限的实际位置进行微动调节。使用上述相同的方法,使用K1,K2,K3按键调整并肉眼观察前车轮转动的极限情况,记录下此时数码管的数据,并在程序中加以调整。
另外,在实际试车过程中,发现小车在过半径较小的弯道时容易发生侧滑,这是由于车轮和跑道的摩擦力不够引起的。如果先用湿布擦过轮胎之后再试车,摩擦力增大,则会有明显改善,也是值得注意的。


