基于MC9S12X-Sl28單片機(jī)的智能車(chē)設(shè)計(jì)

　　隨著計(jì)算機(jī)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(shì)。智能車(chē)作為電子計(jì)算機(jī)等最新科技成果與現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)相結(jié)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(guó)大學(xué)生智能汽車(chē)比賽在此背景下產(chǎn)生，競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定。賽車(chē)在設(shè)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(yīng)小車(chē)的速度要求。本文以MC9S12XSl28為核心處理器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較智能車(chē)各個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)方案，從而設(shè)計(jì)出性能穩(wěn)定的硬件電路，經(jīng)大賽實(shí)際檢驗(yàn)性能良好穩(wěn)定。

　　1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

　　1.1 智能車(chē)功能設(shè)計(jì)

　　根據(jù)大賽規(guī)則，智能車(chē)應(yīng)具有路徑識(shí)別、方向控制、速度控制、狀態(tài)檢測(cè)等功能，設(shè)計(jì)采用大賽指定的飛思卡爾16位微控制器MC9S12X-Sl28單片機(jī)作為核心控制單元，利用CCD攝像頭作為識(shí)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(yùn)動(dòng)決策，同時(shí)內(nèi)部ECT模塊發(fā)出PWM波，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)及舵機(jī)對(duì)智能車(chē)進(jìn)行速度控制和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)，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(shè)計(jì)中應(yīng)注意的原則：重心盡可能低、體積盡可能小、驅(qū)動(dòng)盡可能大、結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單。

　　1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　智能車(chē)的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可行、穩(wěn)定、可靠的前提下，其他控制方案才能得以繼續(xù)。系統(tǒng)硬件主要包括單片機(jī)（主控）、 CCD攝像頭（圖像采集）、旋轉(zhuǎn)編碼器（速度檢測(cè)）、SD卡（大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、無(wú)線(xiàn)抄表（數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)）、直流電機(jī)（速度控制）、舵機(jī)（方向控制）、電源（5 V／6 V／7 V／3.3V／9 V／12 V）、車(chē)模、驅(qū)動(dòng)器MC33886、MOSFET管等組成。圖1為其整體結(jié)構(gòu)框圖。

　　1.3 MC9S12XSl28單片機(jī)簡(jiǎn)介

　　本設(shè)計(jì)選用飛思卡爾MC9S12XSl28微控制器作為控制單元。該系統(tǒng)板具有MCU核心系統(tǒng)，支持串口調(diào)試下載，具有擴(kuò)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(jiān)控程序功能強(qiáng)大，可提供各種基本的開(kāi)發(fā)和調(diào)試功能，如程序的下載和運(yùn)行、斷點(diǎn)設(shè)置、內(nèi)存顯示等。還可利用 MC9S12XSl28的Flash在線(xiàn)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)寫(xiě)入用戶(hù)程序和隨時(shí)修改Flash存儲(chǔ)內(nèi)容。同時(shí)在線(xiàn)實(shí)時(shí)仿真和監(jiān)測(cè)自編程序。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要分配控制器內(nèi)部單元，如表l所示。

　　2 各功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　智能車(chē)硬件系統(tǒng)主要包括電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、測(cè)速、舵機(jī)、圖像采集與處理等部分。