基于MC9S12X-Sl28單片機的智能車(chē)設計

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)，通信技術(shù)，傳感器技術(shù)等的發(fā)展，智能汽車(chē)成為汽車(chē)發(fā)展的一種趨勢。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。

　　1.3 MC9S12XSl28單片機簡(jiǎn)介

　　本設計選用飛思卡爾MC9S12XSl28微控制器作為控制單元。該系統板具有MCU核心系統，支持串口調試下載，具有擴展接口，可進(jìn)行2次開(kāi)發(fā)，支持 μCOSⅡ。此開(kāi)發(fā)板兼容性較高，監控程序功能強大，可提供各種基本的開(kāi)發(fā)和調試功能，如程序的下載和運行、斷點(diǎn)設置、內存顯示等。還可利用 MC9S12XSl28的Flash在線(xiàn)編程技術(shù)實(shí)現在線(xiàn)寫(xiě)入用戶(hù)程序和隨時(shí)修改Flash存儲內容。同時(shí)在線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真和監測自編程序。根據實(shí)際設計需要分配控制器內部單元，如表l所示。

　　2 各功能模塊的設計與實(shí)現

　　智能車(chē)硬件系統主要包括電源、電機驅動(dòng)、測速、舵機、圖像采集與處理等部分。