视觉导引车控制系统硬件设计(7)
表3.1 最小系统引脚分配
视频分离 PT[0,4]
AD芯片TLC5510 PA[0-7],PWM5
转向舵机 PWM1
摇头舵机 PWM7
电机驱动 PWM3
编码器 PT7
人机接口 PT2,PK[0,2]
拨码开关 PAD[8-11]
测试LED PB[0-3]
蓝牙 PS[0,1]
引脚分配完毕后，需要完成最小系统板的PCB板制作，而要保证它的正常工作，还需要一些外围电路。其基本构成框图如图3.2。外围电路主要有：电源滤波电路、晶振、复位电路、BDM借口、SPI接口、母板接口、LED指示灯等。
图3.2 最小系统硬件模块组成
电源滤波电路至关重要，只有滤波做好了，才能保证单片机供电稳定，各项功能正常工作。复位电路有效保证了避免了单片机复位口的电压冲击。通过BDM调试工具进行单线双向通信，可以进行程序烧写和实时在线调试。而BDM接口能够接下载器，用来将编写的程序通过调试工具下载到单片机中。模板接口主要是两排插针，引出信号线或电源线到母板上，LED指示灯可以用来作为某些程序或信号的显示，或者用来做程序跑马灯。晶振接口则是让单片机接外部晶振。只有这些基本功能都具备了并且留有备用接口，最小系统板才能有效发挥它的中心控制作用。其原理图如图3.3：
图3.3 TF卡接口（左） LED指示灯（右）
图3.4 复位电路（左） 母板接口（右）
图3.5 单片机MC9S12XS128接口
3.3 电源管理模块
大赛提供的是7.2V输出的镍镉电池，而硬件系统中各个芯片的工作电压并非都是7.2V，为了保证各个模块能够正常稳定的工作，首先要对电源电压进行稳压，通过稳压电路得到不同的电压输出，为各个芯片进行供电，保证每个芯片的稳定运行。而电源管理模块是整个系统可靠运行的基础，系统各部分要稳定工作就必须有充足而稳定电源供给作为保障。
3.3.1 稳压芯片选择
在选型时要根据具体每个模块的供电要求进行设计，也就是说根据传感器和执行模块的用电需求选择不同的稳压芯片，这其中要考虑诸多的方面，主要有：功率特性，电压电流需求，稳定性，负载能力、电源转换效率、降低噪声、防止干扰等方面。
图3.6为各个芯片所需要的电源电压及供电模式：
图3.6 电源管理模块分配图
在选稳压芯片时，我主要从以下几个方面考虑：
(1)电压稳定性:有些芯片要求电源电压稳定性要好，纹波要小，对输出电流要求因此需要选择高精度的低压差的芯片。
(2)驱动能力:有些芯片为功率电路供电，对功率要求较高，输出电流要大，而对电压波动要求不高的电路，我们要选择相应稳压芯片。
(3)功耗大小:在满足要求的情况下我们尽量选择低功耗的芯片。
(4)压差性能:在输出电压稳定的情况下，尽 量选择低压差的芯片，输入输出压差越小的芯片稳定性越好。
3.3.2 常用稳压芯片分类介绍
了解了目标供电芯片的参数要求后我们要对稳压芯片有一个初步了解，下面对常见的稳压芯片做一个详细介绍：
根据不同的工作原理可将电源分成三类：线性稳压电源、开关稳压电源及电荷泵电源。它们各自都有一定的特点及适用范围，这里分别作一简介。
(1) 线性稳压电源
线性稳压电源是因其内部调整管工作在线性范围而得名。一般认为线性稳压电源的输入电压与输出电压之间的电压差(一般称为压差)大，调整管上的损耗大，效率低。但近年来开发出各种低压差(LDO)的新型线性稳压器IC，一般可达到达输出100mA电流时，其压差在100mV左右的水平(甚至于到70-80mv的水平)，某些小电流的低压差线性稳压器其压差仅几十毫伏。这样，调整管的损耗较小，效率也有较大的提高，因此可延长电池的寿命。另外，线性稳压电源外围元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。