TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Samořízené auto na autodráhu Bakalářský projekt Petr Najman, Jan Valenta
Liberec
2012
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Ref lexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, KTERÝ JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Ústav mechatroniky a technické informatiky
Akademický rok: 2011/12
ZADÁNÍ ROČNÍKOVÉHO PROJEKTU Jméno a příjmení: Jan Valenta, Petr Najman Studijní program: B 2646 – Informační technologie Název tématu: Samořízené auto na autodráhu (99) Vedoucí učitel projektu: Ing. Jan Koprnický, Ph.D. Zásady pro vypracování: 1. Seznamte se s částmi elektronického systému automaticky řízeného elektrického auta na autodráhu. 2. Realizujte hardwarovou část systému. 3. Navrhněte algoritmus řízení a vytvořte odpovídající software. 4. Funkční auto otestujte na závodní autodráze. 5. Závěrečnou technickou zprávu napište v sázecím systému LATEX. Seznam odborné literatury: [1] Brejl, M.; Necesany, J.: Student’s contest: Self-driven slot car racing. In Computer Science and Information Technology, 2008. IMCSIT 2008. International Multiconference on, Říjen 2008, ISBN 978-83-60810-14-9, ISSN 1896-7094, s. 589 –592, doi: 10.1109/IMCSIT.2008.4747303. [2] Rybička, J.: LATEXpro začátečníky. Brno: Konvoj, 1999, ISBN 80-85615-42-8. [3] Ďaďo, S.; Kreidel, M.: Senzory a měřicí obvody. Praha: ČVUT, druhé vydání, 1999, ISBN 80-01-02057-6. Rozsah závěrečné zprávy o řešení projektu: 10 až 15 stran V Liberci dne 30. září 2011
Vedoucí učitel projektu (podpis) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Samořízené auto na autodráhu Prohlášení
Prohlášení Byli jsme seznámeni s tím, že na náš bakalářský projekt se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo. Berem na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do našich autorských práv užitím našeho bakalářského projektu pro vnitřní potřebu TUL. Užijeme-li bakalářský projekt nebo poskytneme-li licenci k jeho využití, jsme si vědomi povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo od nás požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše. Bakalářský projekt jsme vypracovali samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářského projektu a konzultantem.
Datum
Podpis
3
Samořízené auto na autodráhu Poděkování
Poděkování Děkujeme vedoucímu bakalářského projektu Ing. Janu Koprnickému, Ph.D., za odborný dohled a také společnosti Freescale Semiconductor za poskytnutí hardwaru, základního softwaru a uspořádání soutěže Freescale Semiconductor 2012.
4
Samořízené auto na autodráhu Abstract
Abstrakt Tento projekt se zabývá samořídicím modelem automobilu na autodráhu, který jezdí po neznámé trase. Projekt je zpracován od seznámení se všemi prvky modelu autodráhy, přes sestavení celé elektroniky až k vytvoření řídicího algoritmu a jeho následnému vyzkoušení na autodráze. Model automobilu s řídicí elektronikou byl dodán společností Freescale. Po provedení analýzy byl vnitřek karoserie upraven pro vložení plošného spoje a přidání senzorů. Deska obsahuje mikrokontrolér MCF51JM64, který byl programován jazykem C a k PC byl připojován pomocí USB rozhraní. Signál z akcelerometru musel být filtrován a řešeny byly i problémy s jeho zpožděním. Motor modelu je řízen H-můstkem, ve 4-kvadrantovém režimu. Klíčová slova: Mikrokontrolér, akcelerometr, model automobilu, FRC2012
Abstract This project deals with the car controlled by itself on slot car tracks on unknown route. The project is prepared from introduction with all elements of the slot car tracks, trough build of the whole electronics up to create a control algorithm and its testing on track. Car model with the control electronics were supplied by Freescale. After the analysis was inside of the body adapted for insertion of the PCB and addition a sensors. Motherboard contains microcontroller MCF51JM64, which was programmed in C language and to the PC can be connected via USB. The signal from the accelerometer had to be filtered. We had to also solve problem with delay. The engine is controlled by the H-bridge in 4-quadrant mode. Keyword: microcontroller, accelerometer, car model, FRC2012
5
Samořízené auto na autodráhu Obsah
Obsah Prohlášení
3
Poděkování
4
Abstrakt
5
Abstract
5
1 Úvod
9
2 Teoretický rozbor
9
2.1
Popis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.1.1
Auto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.1.2
Dráha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
2.1.3
Řídicí jednotka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3 Elektronika 3.1
3.2
Mikrokontrolér . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.1.1
MCF51JM64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.1.2
Přední a zadní světla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.1.3
USB port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.1.4
SD karta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
Senzory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.2.1
CNY70 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.2.2
MMA7361 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
4 Software 4.1
11
13
Identifikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.1.1
Identifikace křížení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.1.2
Identifikace startu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.2
Mapovací režim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
4.3
Závodní režim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
6
Samořízené auto na autodráhu Obsah
4.4
4.3.1
Řízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
4.3.2
Měření bezpečné rychlosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
4.3.3
Plynulé nastavování rychlosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
Synchronizace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
5 Závěr
17
Literatura
19
Příloha A - Schéma obvodu plošného spoje
20
7
Samořízené auto na autodráhu Seznam obrázků
Seznam obrázků 1
Auto – pohled shora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
2
Auto – pohled zdola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3
Senzor CNY70 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
4
Schéma zapojení MMA7361 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
5
Nefiltrované hodnoty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
6
Filtrované hodnoty pomocí Kalmanova filtru . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
7
Díl překřížení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
8
Schéma obvodu plošného spoje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
8
Samořízené auto na autodráhu 2 Teoretický rozbor
1
Úvod
Úkolem tohoto bakalářského projektu bylo sestavení automaticky řízeného modelu autíčka jezdícího po neznáme trase na autodráze a následně vyzkoušet jeho funkčnost v soutěži Freescale Race Challenge 2012. Pod pojmem neznámá trasa si však nepředstavujme naprosto neznámou trasu. Trať závodu není sice předem pevně daná, ale alespoň známe její přibližnou délku a z jakých dílů je trať sestavena. Model autíčka je napájen přímo z dvou kolejnic autodráhy, která je napájena ze stejnosměrného zdroje o napětí 14,8 V. Má vodící díl, který se pohybuje v dráze mezi kolejnicemi. Díky tomu nemusíme brát v potaz jeho směr a soustřeďujeme se pouze na rychlost. Autíčko při závodě musí projet 10 kol, při kterých se měří čas projetí každého kola. Na konci se všechny časy sečtou a soutěžící s nejlepším časem vyhrává. Pokud by došlo ke srážce autíček na dílech křížení drah, které jsou vždy v závodě přítomny ve dvou místech tratě, vyhrává autíčko, které před srážkou bylo ve vedení. V případě vypadnutí modelu z dráhy, je možné jej vrátit na místo, kde k vypadnutí došlo.
2
Teoretický rozbor
2.1
Popis
2.1.1
Auto
Základem našeho modelu vozidla je podvozek s vodicím dílem, který samotné autíčko vede po autodráze – díky vodicí drážce. Vodicí díl, který je umístěn mezi předními koly vozidla, se natáčí na pravou i levou stranu pro lepší pohyb po dráze. Na vodicím dílu jsou kartáčky, které se dotýkají dráhy a zprostředkovávají samotné napájení přes napájecí linky, která se nachází na obou stranách vodicí drážky. Přední kola jsou přidělána k podvozku přes kluzná ložiska, mají spíše estetickou než funkční hodnotu, jelikož se v některých místech vůbec nemusí dotýkat dráhy. Zadní „náprava“ je připojena na vlastní pohon modelu vozu. Pohon zprostředkovává stejnosměrný motor, který je napájen již zmíněnými kartáčky na vodícím dílu. Na podvozku je přidělán plošný spoj s řídicí jednotkou, který slouží k řízení stejnosměrného motoru a LED diod. Celý podvozek kryje karoserie, v které jsou dva otvory 9
Samořízené auto na autodráhu 2 Teoretický rozbor
pro vložení SD karty a vstup konektoru mini USB.
Obrázek 1: Auto – pohled shora
Obrázek 2: Auto – pohled zdola
2.1.2
Dráha
Dráha, značky Carrera Evolution, obsahuje dvě drážky pro dvě auta v měřítku 1:32, které vedou po celém obvodu dráhy, které musí mít vždy tvar okruhu. Samotný okruh je složen z několika dílů rovinek, zatáček, dalších nastavovacích dílu a také z křížení. Křížení (obr. 7) je speciální díl, kde se obě dráhy kříží. Prostředek křížení neobsahuje napájecí linku, takže auto
10
Samořízené auto na autodráhu 3 Elektronika
na okamžik ztrácí přívod napětí. Dráha obsahuje vždy tyto díly dva, ve stejných úrovních dráhy, pro zachování souměrnosti obou drážek a tudíž spravedlivosti závodu. 2.1.3
Řídicí jednotka
Řídicí jednotka, který je uvnitř vozidla připevněn k podvozku, slouží k řízení stejnosměrně napájenému motoru, již zmíněných LED diod a k dalším čidlům používaných pro řízení vozidla. Standardně obsahuje řídicí jednotka hlavní integrované obvody: MikroProcesor s označením MCF51JM64 [4], krystal s označením HC49USSMD s frekvencí (8,000 MHz), H-můstek s označením 33931, akcelerometr pro měření ve třech osách s označením MMA7361L [5].
3 3.1
Elektronika Mikrokontrolér
Jako řídící jednotka modelu automobilu byl zvolen mikrokontrolér od firmy Freescale Semiconductor MCF51JM64 [4]. Konstrukce mikrokontroleru je založena na „system-on-chip“ (SoCs), integrace více funkčních bloků na čip mikrokontroleru, 32-bitovém RISC jádře V1 ColdFire, které pracuje na frekvenci do 50,33 MHz. Procesor vlastní 64 kB flash paměť a 16 kB operační paměť. Mikrokontrolér je zkonstruován na napájecí napětí 2,7–5,5 V. 3.1.1
MCF51JM64
Mikrokontrolér pracuje na 48 MHz na napětí 3,3 V. Pro naší aplikaci jsme použili USB rozhraní pro nahrání programu do mikrokontroleru. Část konektoru CON 9, kde se nacházejí vstupy A/D převodníku, jmenovitě pin, kde se nachází napájení na 3,3 V a pin pro zem, dále modul, který zajišťuje komunikaci s SD kartou po sběrnici SPI. Pro sbírání hodnot z optických senzorů využíváme piny v konektorech CON 10 a CON 11. 3.1.2
Přední a zadní světla
Hlavní využití světel bylo při počátečních pracích na projektu, pro signalizaci zatáčení a důležitých bodů na dráze, jako například křížení. V dalším postupu se od světel opustilo a
11
Samořízené auto na autodráhu 3 Elektronika
byly využity jen pro občasnou kontrolu správné funkce programu a nově namontovaných součástek. 3.1.3
USB port
USB port slouží v modelu k nahrávání nového programu do systému vozu, to se provádí pomocí funkce Bootloader. Po restartování provádí procesor část programu, určenou pro inicializaci, v našem případě napětí na kartáčcích. Po připojení vozu přes USB port, bez toho, aby byl vůz na dráze, se automaticky spouští Bootloader a v počítači se mikrokontroler hlásí jako úložiště dat. Poté, co se nahraje zkompilovaný program, se procesor sám přeprogramuje. 3.1.4
SD karta
SD karta zde působí jako velkokapacitní úložiště pro nasbíraná data během jízdy. Díky svým kompaktním rozměrům a všeobecné rozšířenosti se dá snadno použít pro náš účel. Mikrokontroler (master) komunikuje přes SPI, synchronní sériová komunikace, s SD kartou (slave).
3.2
Senzory
V našem modelu používáme dva optické senzory CNY70 [6] (obr. 3) pro zaznamenávání startovní čáry. Oba senzory jsou umístěny za přední nápravou vozu, když se změní výstupní hodnota obou senzorů najednou znamená to, že autíčko právě projelo přes startovní čáru. Jednou z nejhlavnějších součástí vozu je, ale senzor zrychlení MMA7361 [5].
Obrázek 3: Senzor CNY70
12
Samořízené auto na autodráhu 4 Software
3.2.1
CNY70
Je reflexní optický senzor s tranzistorovým výstupem, který obsahuje infračervený emitor a fototranzistor v olovnatém pouzdře, který zabraňuje pronikání světla (obr. 3). Pouzdro je ve tvaru malého kvádru s rozměry 7×7×6 mm. 3.2.2
MMA7361
Jednou z nejdůležitějších součástí elektronického vybavení modelu vozu je senzor zrychlení, akcelerometr od firmy Freescale s označením MMA7361 [5], který se používá k měření odstředivého zrychlení působeného na auto v zatáčkách. Akcelerometr pracuje na principu změny kapacity v závislosti na zrychlení. To znamená že, jedna elektroda kondenzátoru je připevněna na pohyblivou pružinu, tato elektroda se v závislosti na zrychlení pochybuje vůči další napevno připevněné elektrodě, mezi nimi se tedy mění vzduchová mezera a tudíž i kapacita. Z daných parametrů jako je např. tuhost pružiny a vlastnosti kondenzátoru lze vypočítat působící zrychlení. Akcelerometr může pracovat na dvou rozsazích, ±6g a ±1,5g, v našem případě byla zvolena vyšší citlivost a to na ±1,5g, toto je zařízeno uzemněním pinu g-Select (obr. 4).
Obrázek 4: Schéma zapojení MMA7361
4
Software
Tato kapitola se zabývá rozborem řídicího softwaru, který je psán v jazyku C a ve vývojovém prostředí CodeWarrior, dodávaném společností Freescale. 13
Samořízené auto na autodráhu 4 Software
4.1
Identifikace
Pro přesnou identifikaci všech částí tratě využíváme akcelerometr, který je schopen snímat odstředivou sílu působící na autíčko ve třech osách (X ,Y, Z). V našem případě jsme využívali pouze hodnot z osy X, která nám umožnila identifikovat, na jakém dílu dráhy se autíčko právě nachází. Díky tomu jsme byli již schopni vytvořit tabulku 1 a podle ní zajistit optimální rychlosti v různých částech dráhy.
Obrázek 5: Nefiltrované hodnoty
Obrázek 6: Filtrované hodnoty pomocí Kalmanova filtru
Pro bezproblémové řízení autíčka bylo však nutné na data získaná z akcelerometru aplikovat Kalmanův filtr (obr. 6). Tento filtr pracuje na principu plovoucího průměru, který je schopný s danou přesností odhadnout, jaká bude další hodnota a přitom nezpomaluje běh
14
Samořízené auto na autodráhu 4 Software
Rozsah hodnot
Rychlost
Konstanta
Název dílu
1900–2080
3200
172
Rovina
> 1900
2100
200
Levá zatáčka
< 2080
2100
200
Pravá zatáčka
Tabulka 1: Rychlostní tabulka programu. Tímto jsme eliminovali špatné hodnoty (obr. 5) z akcelerometru a umožnilo nám to již začít plnohodnotně pracovat s daty. 4.1.1
Identifikace křížení
Při identifikaci překřížení jsme měření s akcelerometrem nepoužívali, protože k tomuto měření není vhodný. Jak vidíme na obr. 7 , díl překřížení je zvláštní v tom, že pokud na něj auto dojede, je chvíli mimo napájení dráhy. Proto jsme nakonec využili měření proudu, který jde do motoru a jeho hodnota je zpřístupněna pomocí proměnné motorCurrent. Bude-li tedy po dobu 5 ms nulový proud v motoru, autíčko rozpozná tuto část jako překřížení a do mapy jej uloží pod speciálním číslem „5“.
Obrázek 7: Díl překřížení
4.1.2
Identifikace startu
Startovací díl je stejný jako ostatní, jen je označen bílou čarou, která je přes celou jeho šířku a je dlouhá asi 10 cm. Startovací díl identifikujeme speciálními senzory CNY70 [6] 15
Samořízené auto na autodráhu 4 Software
(obr. 3), které jsou přidělány na podvozek auta. Auto při každém dojetí na bílou čáru vrátí do programu hodnotu„0“ a spustí se ochranný časový interval, který zajistí více zaznamenání startů. Tento interval je nastaven na 4 sekundy. V poli pro mapu je díl startu označen hodnotou „6“.
4.2
Mapovací režim
Vzhledem k zpoždění hodnot z akcelerometru není možné řídit autíčko v reálném čase. Proto jsme se rozhodli obětovat jedno kolo na mapování celé dráhy. V tomto mapovacím kole si autíčko dráhu, při bezpečné rychlosti, projede a hodnoty z akcelerometru si uloží do předem vytvořeného a zinicializovaného pole. Ukládání hodnot do pole probíhá každých 100 ms. Mapovací kolo začíná najetím na první překřížení a trvá do té doby, než autíčko dojede na třetí překřížení. V tomto momentě dokončí mapu a přepne se do závodního režimu, kde se začne již řídit podle hodnot v poli.
4.3 4.3.1
Závodní režim Řízení
Při přepnutí z režimu mapování do režimu závodního, si auto v přesných intervalech, které se liší podle aktuální rychlosti a jsou uvedeny v tab. 1, bere následující hodnotu. Tato hodnota je poté využita a podle tab. 1 je nastavena správná rychlost tak, aby jelo rychle, ale přitom nedošlo k vypadnutí z dráhy. Hodnota vybraná v poli je vždy posunutá o čtyři prvky dopředu, než je aktuální pozice auta. Tímto eliminujeme zpoždění akcelerometru a zajistíme, že autíčko vždy ví, jaký díl je před ním. 4.3.2
Měření bezpečné rychlosti
Při zjišťování bezpečné rychlosti na každém dílu jsme museli vzít v úvahu i možnost, že na pneumatiky autíčka se bude lepit prach a tím se změní přilnavost vozu. Z tohoto důvodu jsme museli na každém dílu vyzkoušet, jak se bude autíčko chovat se zaprášenými pneumatikami. Pokud autíčko na dílech vypadávalo, snižovali jsme rychlost, dokud jsme nezamezili jeho vypadnutí z dráhy. Tímto jsme dosáhli maximální rychlosti na každém dílu dráhy i při malé přilnavosti pneumatik. 16
Samořízené auto na autodráhu 5 Závěr
4.3.3
Plynulé nastavování rychlosti
Nastavování rychlosti autíčka probíhá pomocí pulsně šířkové modulace (PWM). PWM je diskrétní modulace pro přenos analogového signálu pomocí dvouhodnotového někdy i tříhodnotového signálu. Signál je přenášen pomocí střídy. Pro demodulaci takového signálu pak stačí dolnofrekvenční propust. V našem případě je jako dvouhodnotová veličina použito napětí, které je v programu označeno proměnou motorVoltage. Pokud tedy chceme změnit rychlost vozu, přepíšeme pouze hodnotu v proměnné motoVoltage, která nám nastaví napětí do motoru a tím ovlivní rychlost vozu. Nastavování rychlosti takto skokově není příliš vhodné, protože v tomto případě může docházet k proklouznutí kol. Proto pokud chceme zvětšit rychlost, využíváme k tomu plynulou regulaci vyvolanou každých 10 ms, během, kterých se proměnná motorVoltage zvýší o 25, dokud nedosáhneme požadované hodnoty. Tento samý princip využíváme i při zpomalování, kdy ovšem již hodnotu v motorVoltage zmenšujeme o 50, abychom auto zpomalili včas a nedošlo například k vypadnutí v následující zatáčce.
4.4
Synchronizace
Synchronizace je funkce, která se stará o to, aby se nám mapa v každém kole neposouvala a autíčko přesně vědělo, kde na dráze se pohybuje. Funkci synchronizace vyvoláme vždy pokud autíčko najede na díly překřížení nebo se ocitne na bílé startovní čáře, kterou identifikuje pomocí přidaných senzorů. V tomto momentě začne vyhledávat od své současné pozice v poli, ve kterém je uložena mapa, díl křížení, který je označen vždy číslem „5“. Start je označen číslem „6“, abychom tyto dva prvky od sebe odlišili. Pokud tato čísla nalezne, nastaví svou pozici na číslo indexu pole, na kterém se toto číslo nachází.
5
Závěr
Námi zvolený postup řešení tohoto projektu, řízení vozidla podle nasbíraných dat a z nich sestavené mapy, se ukázal jako celkem vhodný. Občas nám dělala problém synchronizace programu a současné pozice na trati. Zlepšení jsme docílili přidáním senzorů pro detekci startu a hodně pomohla také detekce překřížení. 17
Samořízené auto na autodráhu 5 Závěr
Základním a nejdůležitějším prvkem, na kterém byl postaven celý náš řídicí systém, byl bezpochyby akcelerometr MMA7361 [5]. I když se jedná o ne příliš přesnou součástku, při použití správného filtru, je možné z něho získat vhodná data pro další zpracování. Mikroprocesor řídící celý systém vozidla fungoval bezchybně a pro tyto účely to byla správná volba. Díky jeho dostatečné výpočetní kapacitě, fungoval náš kód rychle a dokázal se dobře přizpůsobit změnám na trati. Dobře zvolený systém řízení dokazuje i vítězství ve školním kole proti dalším 6 vozidlům a jeho další nasazení Freescale Race Challenge 2012 konaném v Rožnově pod Radhoštěm.
18
Samořízené auto na autodráhu Literatura
Literatura [1] Penc, Ondřej: Řízení modelu automobilu na autodráze. Bakalářská práce, Fakulta elektrotechnická ČVUT, Praha, 2010. [2] Brejl, Milan: Freescale Race Challenge 2012: Soutěž samořídících autíček na autodráhu pokračuje [online]. 9.10.2011 [citováno 2012-02-14]. Dostupné z:
[3] TINKERING: 2009-12-18
Filtering [citováno
Sensor 2012-05-02].
Data
with
Dostupné
a z:
Kalman
Filter
[online].
com/doc/70053826/Filtering-Sensor-Data-with-a-Kalman-Filter-\T1\ textemdash-Interactive-Matter> [4] FREESCALE: Datasheet mikroprocesoru MCF51JM64 [online]. 06-2009 [citováno 201202-14]. Dostupné z:
MCF51JM128RM.pdf> [5] FREESCALE: Datasheet Akcelerometru MMA7361 [online]. 06-2009 [citováno 201202-14]. Dostupné z: Vishay [6] VISHAY: Datasheet optického senzoru CNY70 [online]. 06-2009 [citováno 2012-0214]. Dostupné z:
Poděkování: Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Ref lexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření. Formát zpracování originálu: titulní list barevně, další listy včetně příloh černobíle.
19
IC5 5 3 7 2
GND
MICRO_SD
CLK DI DO #CS
+3V3
GND
C10 5pF
100nF
100nF
C5
0R R8
CON10
KBIP 2 1
B1
GND
45 46
25
2 56 3
59
26 27 54 55 57 58
4 5 6 7 8 11 12 10
13 14 15 16 17 18 19 20
D2
D1
GND
0.47uF
4.7uF
GND
C15
BKGD/MS #RESET
XTAL EXTAL
SF
D1
R_LED_2 F_LED_2 R_LED_1 F_LED_1 IN2 IN1
GND
C2 1uF
C14
GND
C1 100uF
+
VREFH VREFL
VUSB33
IRQ BKGD/MS #RESET
VSSOSC
PTG0/KBIP0 PTG1/KBIP1 PTG2/KBIP6 PTG3/KBIP7 PTG4/XTAL PTG5/EXTAL
PTF0/TPM1CH2 PTF1/TPM1CH3 PTF2/TPM1CH4 PTF3/TPM1CH5 PTF4/TPM2CH0 PTF5/TPM2CH1 PTF6 PTF7/TXCAN
GND 4
+3V3
GND
C3 1uF
+3V3
PTA0/RGPIO0 PTA1/RGPIO1 PTA2/RGPIO2 PTA3/RGPIO3 PTA4/RGPIO4 PTA5/RGPIO5
MCF51JM128
GND
C12 100nF
GND
+
GND
USBDN USBDP
PTD0/ADP8/ACMP+ PTD1/ADP9/ACMPPTD2/KBIP2/ACMP0 PTD3/KBIP3/ADP10 PTD4/ADP11 PTD5 PTD6 PTD7
PTC0/SCL PTC1/SDA PTC2 PTC3/TXD2 PTC4 PTC5/RXD2 PTC6/RXCAN
PTB0/MISO2/ADP0 PTB1/MOSI2/ADP1 PTB2/SPSCK2/ADP2 PTB3/SS2/ADP3 PTB4/KBIP4/ADP4 PTB5/KBIP5/ADP5 PTB6/ADP6 PTB7/ADP7
LP2951CDM-3.3
5 ERROR
OUT 1 SENSE 2 VOTAB 6 3 SH-DOWN FB 7
IC1 8 IN
+3V3
GND
PTE0/TXD1 PTE1/RXD1 PTE2/TPM1CH0 PTE3/TPM1CH1 PTE4/MISO1 PTE5/MOSI1 PTE6/SPSCK1 PTE7/SS1
330k
R18
+3V3
1.11.2009 16:48:03 D:\berem\zaloha PC\work\auticko v2.0\slot car v 2.1\slot car v 2.1.sch (Sheet: 1/1)
GND
C13
C11
10k
GND
C4
INT2 INT1
GND
33R USB_DN 33R USB_DP
C16 100nF
R13 R14
GND R7 1M
R9
R4
12k 12k
R3
Q1 12MHz
GND
C9 5pF
R2
62k 62k
R1
GND GND GND GND
GND +3V3
+3V3
1 2 3 4 5
CON1
D4 + +
D3
21
2 1
4 VDD VSS 6
44
VDD VSS 22
VDDAD VSSAD 47
CON2
SW
23 24
42 43 48 49 50 51 52 53
60 61 62 63 1 64 9
USB_DN USB_DP
FB
X
CON_RX EN/D2
CON_TX
34 CON_MISO 35 CON_MOSI 36 CON_CLK 37 CON_SS 38 INT1 39 INT2 40 Z 41 Y
28 29 30 31 32 33
1 2
CAP
2 1
CON11
GPIO
GND
100nF
C6
+3V3
42
43
44 2
D1 EN/D2
IN2
IN1
SF FB
+3V3
C7 1uF
+
GND
R17 10k
10 8 6 4 2
R6 270R
CON_MOSI CON_SS
FB
1 D1 EN/D2 3
IN2
IN1
SF FB
R5 10k
4 5 6 40 39 AGND
9 7 5 3 1
3 2 1 SW
JP1
CON9
EXP
45
VPWR VPWR VPWR VPWR VPWR PGND PGND PGND PGND
OUT2 OUT2 OUT2
OUT1 OUT1 OUT1
CCP
MC33931
GND
CON_MISO CON_CLK CON_TX CON_RX BKGD/MS
GND
10 11 34 35
V_in
36 37 38
7 8 9
41
3
4
33nF
C8
+3V3
3
4
GND
100nF
C17
2
1
R12 10k
L1
5
13
9
10
7
6
GND
R11
R16
R10
VSS
TEST
0G
G_SEL
SLEEP
VDD
Z
Y
X
4
3
2
CON3
R15
1 2
MOTOR
MMA7361
CON4
1 2
LED_F_L
CON5
1 2
LED_R_L
CON6
1 2
LED_F_R
CON7
1 2
LED_R_R
2
1
GND
3n3
C18
R_LED_2
F_LED_2
R_LED_1
F_LED_1
GND
3n3
C19
GND
3n3
C20
Z
Y
X
Samořízené auto na autodráhu Příloha A - Schéma obvodu plošného spoje
Příloha A - Schéma obvodu plošného spoje
Obrázek 8: Schéma obvodu plošného spoje
20
+
