基于MC9S12X-Sl28單片機(jī)的智能車設(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，智能汽車成為汽車發(fā)展的一種趨勢。智能車作為電子計(jì)算機(jī)等最新科技成果與現(xiàn)代汽車工業(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”杯全國大學(xué)生智能汽車比賽在此背景下產(chǎn)生，競賽規(guī)則規(guī)定。賽車在設(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，智能車硬件不斷創(chuàng)新以適應(yīng)小車的速度要求。本文以MC9S12XSl28為核心處理器，通過實(shí)驗(yàn)比較智能車各個(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 智能車功能設(shè)計(jì)

　　根據(jù)大賽規(guī)則，智能車應(yīng)具有路徑識(shí)別、方向控制、速度控制、狀態(tài)檢測等功能，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)智能車進(jìn)行速度控制和轉(zhuǎn)向控制，為了精確控制賽車的速度，在智能車后軸上安裝光電編碼器，采集車輪轉(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)盡可能簡單。

　　1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　智能車的硬件設(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）、SD卡（大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、無線抄表（數(shù)據(jù)的無線收發(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次開發(fā)，支持 μCOSⅡ。此開發(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在線編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線寫入用戶程序和隨時(shí)修改Flash存儲(chǔ)內(nèi)容。同時(shí)在線實(shí)時(shí)仿真和監(jiān)測自編程序。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)

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