基于MC9S12XSl28微控制器的智能車(chē)硬件設計

摘要：以“飛思卡爾”杯智能車(chē)大賽為研究背景，采用MC9S12XSl28作為核心處理器，通過(guò)對比各個(gè)模塊不同設計方案的性能，完成智能車(chē)電源、驅動(dòng)、圖像采集、測速等模塊的設計與實(shí)現。通過(guò)大量的實(shí)驗調試完成了智能車(chē)的組裝與機械部分調整，使得智能車(chē)結構更為合理。實(shí)驗及實(shí)際比賽表現表明，該智能車(chē)硬件結構穩定，性能良好。
關(guān)鍵詞：電源設計；電機驅動(dòng)；圖像采集；二值化電路；MC9S12XSl28

隨著(zhù)汽車(chē)電子業(yè)的迅猛發(fā)展，智能車(chē)作為電子計算機等最新科技成果與現代汽車(chē)工業(yè)相結合的產(chǎn)物，因其具有的智能特點(diǎn)而成為研究重點(diǎn)?！帮w思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車(chē)比賽在此背景下產(chǎn)生，競賽規則規定。賽車(chē)在設定的賽道上能夠自主行駛，并以最短的時(shí)間跑完全程者獲勝。因此，智能車(chē)硬件不斷創(chuàng )新以適應小車(chē)的速度要求。本文以MC9S12XSl28為核心處理器，通過(guò)實(shí)驗比較智能車(chē)各個(gè)模塊電路設計方案，從而設計出性能穩定的硬件電路，經(jīng)大賽實(shí)際檢驗性能良好穩定。

1 系統整體方案設計
1．1 智能車(chē)功能設計
根據大賽規則，智能車(chē)應具有路徑識別、方向控制、速度控制、狀態(tài)檢測等功能，設計采用大賽指定的飛思卡爾16位微控制器MC9S12X-Sl28單片機作為核心控制單元，利用CCD攝像頭作為識別路徑的傳感器，經(jīng)MC9S12XSl28 MCU的I／O端口處理，控制賽車(chē)的運動(dòng)決策，同時(shí)內部ECT模塊發(fā)出PWM波，驅動(dòng)直流電機及舵機對智能車(chē)進(jìn)行速度控制和轉向控制，為了精確控制賽車(chē)的速度，在智能車(chē)后軸上安裝光電編碼器，采集車(chē)輪轉速的脈沖信號，經(jīng)MCU捕獲后進(jìn)行PID自動(dòng)控制，完成智能車(chē)速度的閉環(huán)控制。設計中應注意的原則：重心盡可能低、體積盡可能小、驅動(dòng)盡可能大、結構盡可能簡(jiǎn)單。
1．2 系統整體結構
智能車(chē)的硬件設計是整個(gè)系統設計的基礎，只有在系統硬件設計可行、穩定、可靠的前提下，其他控制方案才能得以繼續。系統硬件主要包括單片機(主控)、CCD攝像頭(圖像采集)、旋轉編碼器(速度檢測)、SD卡(大量數據存儲)、無(wú)線(xiàn)抄表(數據的無(wú)線(xiàn)收發(fā))、直流電機(速度控制)、舵機(方向控制)、電源(5 V／6 V／7 V／3．3V／9 V／12 V)、車(chē)模、驅動(dòng)器MC33886、MOSFET管等組成。圖1為其整體結構框圖。