基于MC9S12XSl28微控制器的智能車硬件設(shè)計

通過實驗比較這兩個方案設(shè)計的電路加速、制動、頻繁啟制動能力，發(fā)現(xiàn)兩個電路各有其特點。MC33886級聯(lián)組成驅(qū)動電路驅(qū)動電流上升快，適合起制動，但能耗大且穩(wěn)定電流小；而MOSFET管啟制動較慢，但驅(qū)動電流大，適合直道行駛，功耗小?？紤]到能耗問題，實際小車設(shè)計中采用MOSFET管驅(qū)動方法。
舵機用來控制前輪的轉(zhuǎn)向，配合后輪的驅(qū)動電機，使車體能夠自由行駛。在智能車上，舵機的輸出轉(zhuǎn)角通過連桿傳動控制前輪轉(zhuǎn)向。舵機的輸出轉(zhuǎn)角介于-45°～+45°之間，在使用前需先測出各個角度所對應(yīng)的PWM波的占空比。
2．3 測速模塊設(shè)計
作為實現(xiàn)對智能車閉環(huán)控制的光電一個重要環(huán)節(jié)，測速功能不可缺少。常用的測速方法有光電管測速法和光電編碼器測速法。
實踐證明，光電管檢測方法成本低廉，容易實現(xiàn)。但精度較低，可靠性較差，容易受環(huán)境光影響，當車速達到3 m／s時，檢測會發(fā)生問題。采用光電編碼器成本雖然較高，但精度高，穩(wěn)定性好。因此綜合考慮，采用光電編碼器檢測電機速度。
采用OMRON公司生產(chǎn)的E6A2-CSl00型光電編碼器。它由5～12V的直流供電，速度傳感器通過后輪軸上的齒輪與電機相連，車輪每轉(zhuǎn)1圈，速度傳感器轉(zhuǎn)過2．75圈。
2．4 圖像采集及處理模塊設(shè)計
針對智能車比賽的實際環(huán)境狀況，常用的圖像數(shù)據(jù)采集方法有：A／D轉(zhuǎn)換采集方法和比較器的硬件二值化方法。
MC9S12XSl28單片機的A／D轉(zhuǎn)換時間在不超頻的情況下最短為7μs，若選用分辨率為320線的攝像頭，則單行視頻信號持續(xù)的時間約20 ms／320=62．5μs，A／D轉(zhuǎn)換器對單行視頻信號采樣的點數(shù)將不超過(62．5／7)+1=9個。若使用分辨率為640線的攝像頭，則單行視頻信號持續(xù)的時間約20 ms／640=31 μs，A／D轉(zhuǎn)換器對單行視頻信號采樣的點數(shù)將不超過(3l／7)+l=5個?？梢姡直媛试礁?，單行視頻信號持續(xù)的時間就越短，A／D轉(zhuǎn)換器對單行視頻信號所能采樣的點數(shù)就越少。如前所述，攝像頭的分辨率越高，雖然可提高縱向分辨能力，但會減少單片機A／D采樣單行信號的點數(shù)，削弱橫向分辨率。
攝像頭的分辨率通常在300線以上，所以單行視頻信號的持續(xù)時間最多20 ms／300=66μs，則A／D采樣每行視頻信號的點數(shù)最多(66／7)+1=10個(不超頻)，這不滿足賽車定位要求。所以采用A／D采集圖像時，攝像頭分辨率不應(yīng)太高。為保證采集圖像點的準確性同時為圖像處理留出更多時間，這里采用比較器實現(xiàn)二值化來代替A／D采樣方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

3 結(jié)論
圍繞MC9S12XSl28單片機完成全國智能車大賽小車的硬件電路設(shè)計。通過實驗比較各個模塊電路的特點，選擇性能較好的方案。通過硬件二值化電路完成對CCD攝像頭圖像采集與二值化的處理，節(jié)約了微處理的時間。通過比較常用的兩種驅(qū)動電路的性能，選擇出適合智能車競賽的電路。實驗表明整個小車驅(qū)動性能良好，圖像采集快速，行駛穩(wěn)定。該智能車在智能車大賽中表現(xiàn)良好。