第1章 电子元件与电源 1
1.1概述 1
1.1.1电子元件不是纸上的一个符号 1
1.1.2知其然知其所以然 2
1.1.3选择元器件型号 2
1.1.4从数据手册中筛选重要信息 4
1.2电子元件基础知识 4
1.2.1常用电子元件介绍 4
1.2.2 MOSFET 22
1.2.3运算放大器 25
1.2.4芯片封装的选择 29
1.3电源基础知识 31
1.3.1电池与充电器 31
1.3.2线性电源基础知识 32
1.3.3开关电源原理与设计 34
1.3.4反馈环路 47
1.4其他 47
1.4.1浮地驱动 47
1.4.2逻辑电平的兼容性 48
1.4.3导线与接线端子 50
1.4.4如何和线路板厂家打交道 52
第2章 控制器与传感器 55
2.1智能车中的控制器 55
2.1.1认识控制器 55
2.1.2控制器的输入特性 55
2.1.3控制器的输出特性 56
2.1.4单片机最小系统的制作 60
2.2智能车常用传感器 62
2.2.1什么是传感器 62
2.2.2转速传感器 62
2.2.3光电传感器 62
2.2.4线性CCD 64
2.2.5摄像头 65
2.2.6电磁传感器 67
2.2.7电轨传感器 70
2.2.8金属传感器 70
2.2.9超声波传感器 71
2.2.10磁场传感器 72
2.3智能车常用模块 73
2.3.1串口数传模块 73
2.3.2 NRF24L01模块 73
2.3.3 WiFi 73
2.3.4遥控按键 74
2.4智能车外部存储系统 74
2.4.1 SD卡 74
2.4.2外挂字库 75
第3章 嵌入式C语言的应用 76
3.1嵌入式概述 76
3.1.1认识嵌入式系统 76
3.1.2编程语言 77
3.2嵌入式C语言基础 78
3.2.1数据类型、运算符、语句及表达式 79
3.2.2结构体与共用体 85
3.2.3条件与循环语句 86
3.2.4函数与指针 88
3.3算法 91
3.4性能优化 92
3.4.1数据类型与算法优化 92
3.4.2减小运算强度 93
3.4.3优化编译 93
3.4.4内嵌汇编 94
3.4.5合适的函数声明 95
3.4.6充分利用硬件特性 96
3.5做一名合格的程序员 96
3.5.1代码注释 96
3.5.2头文件 98
3.5.3函数 99
3.5.4良好的编程习惯 100
3.5.5勤于写文档 103
3.6 C语言编程常见问题 104
第4章 智能车电机控制系统设计 106
4.1智能车机电传动部分介绍 107
4.1.1机电传动部分组成概述 107
4.1.2车模中直流电动机介绍 109
4.2电机驱动电路原理与分析 112
4.2.1电机驱动电路的构成方式 113
4.2.2 PWM技术及其调制方法 116
4.2.3电机驱动电路运行模态分析 120
4.3电机驱动电路设计方案 128
4.3.1入门级电机驱动电路方案 128
4.3.2中级电机驱动电路方案 130
4.3.3高级电机驱动电路方案 137
4.3.4电机驱动电路的几点总结与讨论 145
4.4电机转速测量方法 149
4.4.1智能车常用测速方案 149
4.4.2转速、转向测量与计算方法 154
4.5智能车速度控制策略 159
4.5.1电机转速开环控制方法 160
4.5.2电机转速闭环控制方法 160
4.5.3闭环调速系统仿真验证与分析 169
4.5.4智能车电机控制系统设计流程 169
第5章 智能车巡线技术 175
5.1比赛用四轮车建模 175
5.1.1他励直流电机建模 175
5.1.2四轮车转向建模 179
5.1.3控制实例：光伏并网逆变系统 181
5.2巡线识别 184
5.2.1引导信息 185
5.2.2轮廓提取 186
5.2.3原始图像获取 188
5.3巡线技术涉及的实用方法 195
5.3.1内存分配 195
5.3.2逆透视变换 196
5.3.3最小二乘法及其应用 197
5.3.4巡线实例 197
5.4控制器程序设计 199
5.4.1控制器程序面对的主要问题 199
5.4.2需要考虑的一些细节 201
5.4.3一些没有提及的事情 201
第6章 智能车直立技术 203
6.1平衡车基本知识 203
6.1.1控制系统硬件设计要点 204
6.1.2控制系统软件设计要点 206
6.1.3传感器系统设计 207
6.1.4平衡车的姿态 208
6.1.5陀螺仪传感器误差模型 210
6.1.6加速度计传感器误差模型 211
6.1.7陀螺仪、加速度计传感器的数据处理 212
6.2平衡车的姿态解算 212
6.2.1互补滤波的姿态解算 212
6.2.2卡尔曼滤波器基本方法和姿态解算 214
6.2.3卡尔曼滤波姿态解算实验 216
6.3姿态控制的实现 218
6.4平衡车速度控制 219
6.4.1速度控制主导运动状态阶段 220
6.4.2姿态控制主导运动状态阶段 221
6.4.3速度控制实现 222
6.5平衡车方向控制 224
6.6平衡车机械简要分析 225
6.6.1机械结构分析 225
6.6.2传感器的安装 227
6.7平衡车的制作流程 229
6.7.1平衡车制作初级阶段 229
6.7.2平衡车制作进阶 232
6.8最后再说点什么 233
第7章PCB设计实例 236
7.1 PCB设计工具概述 236
7.2原理图库绘制 238
7.3原理图绘制 245
7.4封装库绘制 255
7.5线路板布局布线 274
7.6线路板打样与BOM整理 290
7.7焊接与调试 295
7.8绘制PCB时的注意事项 297
7.8.1 PCB的设计流程思考 297
7.8.2大功率电路PCB设计 299
7.8.3信号检测电路设计 303
第8章 智能车机械调校与设计 307
8.1智能车车模简介 307
8.1.1车模类型 308
8.1.2智能车竞赛对车模的规定 311
8.2四轮车机械调校 312
8.2.1虚位处理 313
8.2.2轮胎处理 313
8.2.3差速处理 314
8.2.4底盘处理 315
8.2.5防撞结构 316
8.2.6关于新C车模 316
8.3自平衡车模的机械调校 318
8.3.1车模简介 318
8.3.2自平衡车模的机械调校 321
8.3.3球车和自行车 326
8.4节能车的机械设计和调校 326
8.4.1车模方案的选择 327
8.4.2电机方案的选择 328
8.4.3轮胎方案选择 330
8.4.4传动部分方案选择 330
8.5小结 330
附录A智能车车模总结 332
附录B智能车设计中的常见问题 335
参考文献 343