光电组技术设计报告(编辑修改稿)

光电组技术设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

曝光量，差值即为曝光量的偏差 e，曝光量调节器用 Kp 乘以 e 再加上上次 的曝光时间作为新的曝光时间进行曝光，曝光时间调整后直接影响实际反馈的曝光量。 如此反复进行调节就能达到适应环境光的目的。 需要大家注意的是实际曝光量并不是某一个像素的曝光量，因为单个像素是无法反应环境光强度的，实际曝光量应该是一段时间和一定像素点强度的函数。 蓝宙电子的做法是取一次采集到的 128 个像素电压的平均值作为曝光量当量，设定的曝光量也就是设定的 128 像素点平均电压。 采用该策略后线性 CCD 采集到电压值在正常的智能车运行环境中都能保持在合理范 围内。 第 八 届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 6 加速度计和陀螺仪 加速度计 加速度传感器可以测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。 竞赛规则规定如果车模使用加速度传感器必须使用飞思卡尔公司产生的加速度传感器。 该系列的传感器采用了半导体表面微机械加工和集成电路技术，传感器体积小，重量轻。 由于加速度使得机械悬臂与两个电极之间的距离发生变化，从而改变了两个电容的参数。 通过集成的开关电容放大电路量测电容参数的变化，形成了与加速度成正比的电压输出。 MMA7260 是一款三轴低 g 半导体加速度计，可以同时输出三个方向上的加速度模拟信号。 通过设置可以使得 MMA7260 各轴信号最大输出灵敏度为 800mV/g ，这个信号无需要在进行放大，直接可以送到单片机进行 AD 转换。 图 26 MMA7260 三轴加速度传感器 只需要测量其中一个方向上的加速度值，就可以计算出车模倾角，比如使用 Z 轴方向上的加速度信号。 车模直立时，固定加速度器在 Z 轴水平方向，此时输出信号为零偏电压信号。 当车模发生倾斜时，重力加速度 g 便会在 Z 轴方向形成加速度分量，从而引起该轴输出电压变化。 变化的规律为： sinkgU  第二章 系统 硬件设计 7 式中， g 为重力加速度，θ为车模倾角；为加速度传感器灵敏度 系数系数。 当倾角θ比较小的时候，输出电压的变化可以近似与倾角成正比，kgU。 似乎只需要加速度就可以获得车模的倾角，再对此信号进行微分便可以获得倾角速度。 但在实际车模运行过程中，由于车模本身的摆动所产生的加速度会产生很大的干扰信号，它叠加在上述测量信号上使得输出信号无法准确反映车模的倾角，车模运动产生的加速度使得输出电压在实际倾角电压附近波动，为了减少运动引起的干扰，加速度传感器安装的高度越低越好。 陀螺仪 陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。 竞 赛允许选用村田公司出品的 ENC03 系列的加速度传感器。 它利用了旋转坐标系中的物体会受到科里奥利力的原理，在器件中利用压电陶瓷做成振动单元。 当旋转器件时会改变振动频率从而反映出物体旋转的角速度。 图 27 陀螺仪官方参考电路 在车模上安装陀螺仪，可以测量车模倾斜角速度，将角速度信号进行积分便可以得到车模的倾角。 由于陀螺仪输出的是车模的角速度，不会受到车体运动的影响，因此该信号中噪声很小。 车模的角度又是通过对角速度积分而得，这可进一步平滑信号，从而使得角度信号更加稳定。 因此车模控制所需要的角度和角速度可 以使用陀螺仪所得到的信号。 速度传感器 为了使得智能车能够平稳地沿赛道导引线运行，需要比较精确地控制车速，使第 八 届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告 8 智能车在急转弯时不会由于速度过快而冲出跑道。 根据自动控制原理可以知道闭环的系统一般比较稳定，通过一定的方法实时测量智能车的速度，从而形成闭环控制，使得智能车更加准确的运行。 一般可以采用以下几种测速方法： 方案一：霍尔传感器测速。 在后轮的轴附近安装一个霍尔传感器，相对应的再在轴上安装多个小型永磁铁，根据霍尔传感器特点，用一个上拉电阻将其接至 5V，随着后轮的转动就会形成多个脉冲信号。 根据单位时间内 的脉冲数量据可以测得当前车速。 方案二：反射式光电管测速。 在后轮的轴上安装一个黑白相间的光码盘，然后通过一侧安装的反射式光电管读取光码盘转动的脉冲。 方案三：投射式光电管测速。 采用具有齿槽结构的圆盘固定的后轴上，采用直射式红外光传感器读取齿槽圆盘的转动脉冲。 方案三：光电编码器测速。 光电编码器可以分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器。 增量式光电编码器可以输出正比于转速的脉冲，记录单位时间内的脉冲数就可以间接测取实时速度。 鉴于光电编码器安装简单，输出信号比较规。