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基于MC9S12XSl28微控制器的智能车硬件设计

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  考虑到MC33886输出电流有限，不能提供较为强劲的驱动力，因此专门独立设计采用MOSFET搭建的H桥驱动电路。网3是直流电机PWM调速系统框图。TD340和MOSFET管组成H桥驱动电路。TD340是N沟道功率MOSFET管驱动器。适合于直流电机控制。

  

  
  通过实验比较这两个方案设计的电路加速、制动、频繁启制动能力，发现两个电路各有其特点。MC33886级联组成驱动电路驱动电流上升快，适合起制动，但能耗大且稳定电流小；而MOSFET管启制动较慢，但驱动电流大，适合直道行驶，功耗小。考虑到能耗问题，实际小车设计中采用MOSFET管驱动方法。
  舵机用来控制前轮的转向，配合后轮的驱动电机，使车体能够自由行驶。在智能车上，舵机的输出转角通过连杆传动控制前轮转向。舵机的输出转角介于-45°～+45°之间，在使用前需先测出各个角度所对应的PWM波的占空比。
  2．3 测速模块设计
  作为实现对智能车闭环控制的光电一个重要环节，测速功能不可缺少。电感器图片常用的测速方法有光电管测速法和光电编码器测速法。
  实践证明，光电管检测方法成本低廉，容易实现。但精度较低，可靠性较差，容易受环境光影响，当车速达到3 m／s时，检测会发生问题。采用光电编码器成本虽然较高，但精度高，稳定性好。因此综合考虑，采用光电编码器检测电机速度。
  采用OMRON公司生产的E6A2-CSl00型光电编码器。它由5～12V的直流供电，速度传感器通过后轮轴上的齿轮与电机相连，车轮每转1圈，速度传感器转过2．75圈。
  2．4 图像采集及处理模块设计
  针对智能车比赛的实际环境状况电感厂家，常用的图像数据采集方法有：A／D转换采集方法和比较器的硬件二值化方法。
  MC9S12XSl28单片机的A／D转换时间在不超频的情况下最短为7μs，若选用分辨率为320线的摄像头，则单行视频信号持续的时间约20 ms／320=62．5μs，A／D转换器对单行视频信号采样的点数将不超过(62．5／7)+1=9个。若使用分辨率一体成型电感器为640差模电感线的摄像头，则单行视频信号持续的时间约20 ms／640=31 μs，A／D转换器对单行视频信号采样的点数将不超过(3l／7)+l=5个。可见，分辨率越高，单行视频信号持续的时间就越短，A／D转换器对单行视频信号所能采样的点数就越少。如前所述，摄像头的分辨率越高，虽然可提高纵向分辨能力，但会减少单片机A／D采样单行信号的点数，削弱横向分辨率。
  摄像头的分辨率通常在300线以上，所以单行视频信号的持续时间最多20 ms／300=66μs，则A／D采样每行视频信号的点数最多(66／7)+1=10个(不超频)，这不满足赛车定位要求。所以采用A／D采集图像时，摄像头分辨率不应太高。为保证采集图像点的准确性同时为图像处理留出更多时间，这里采用比较器实现二值化来代替A／D采样方法实现数据采集。

  3 结论
  围绕MC9S12XSl28单片机完成全国智能车大赛小车的硬件电路设计。通过实验比较各个模块电路的特点，选择性能较好的方案。通过硬件二值化电路完成对CCD摄像头图像采集与二值化的处理，节约了微处理的时间。通过比较常用的两种驱动电路的性能，选择出适合智能车竞赛的电路。实验表明整个小车驱动性能良好，图像采集快速，行驶稳定。该智能车在智能车大赛中表现良好。
  

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