使用MC9S12XS128MAL芯片與51單片機(jī)設(shè)計(jì)智能車的2個(gè)方案說明

　　運(yùn)用 Freescale S12 單片機(jī)控制模型車自動(dòng)沿著黑白（電磁組是檢測(cè)賽道通有交流信號(hào)的導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)尋跡）賽道完成比賽。主要包括智能車的組裝、機(jī)械機(jī)構(gòu)的調(diào)整、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和程序控制策略的選定、硬件電路和軟件控制的設(shè)計(jì)等幾部分。傳感器類型簡(jiǎn)介：用攝像頭，光電傳感器（如紅外、激光）、電磁傳感器采集跑道信號(hào)，把信號(hào)傳送到MC9S12XS128主芯片進(jìn)行處理，通過程序處理，分辨出賽道的黑線變化情況，控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋跡，在此基礎(chǔ)上，再提高小車速度，對(duì)小車行駛路徑進(jìn)行優(yōu)化。本比賽涵蓋了電工與電子技術(shù)、編控制程、傳感技術(shù)（如速度傳感、光傳感等）、信號(hào)處理、模式識(shí)別、制圖、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子通訊等多門學(xué)科。

　　圖像傳感器根據(jù)感光原理可以分為CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。根據(jù)信號(hào)輸出形式又可以分為模擬信號(hào)輸出與數(shù)字信號(hào)輸出。下面分別就圖像傳感器的兩種類型進(jìn)行簡(jiǎn)單的討論。

　　方案一：CCD攝像頭

　　CCD攝像頭尋跡方案的優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量高，動(dòng)態(tài)性能好，可以更遠(yuǎn)更早地感知賽道的變化，分辨率高，識(shí)別路徑參數(shù)多；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，需要較大的存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)處理時(shí)間比較長(zhǎng)，信號(hào)處理比較復(fù)雜，另外CCD工作電壓為12V，需用斬波升壓電路或DC-DC升壓得到12V電源。且體積大，能耗高無(wú)法和外圍信號(hào)處理電路集成。但是因其成像質(zhì)量較CMOS好的原因，攝像頭豐富的信息量為小車的最佳控制提供了保證。

　　方案二：CMOS攝像頭

　　CMOS的缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量較CCD差，動(dòng)態(tài)性能不如CCD。但CMOS的優(yōu)點(diǎn)是體積小，像素陣列可以和信號(hào)處理器集成在一起，由于集成了內(nèi)部信號(hào)處理器，所以可以設(shè)置參數(shù)，故CMOS芯片一般可以直接同步輸出數(shù)字信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。 CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量雖然較CCD的差，像素較低，但是對(duì)于智能車控制已經(jīng)完全足夠了。CMOS傳感器相較于CCD有著以下的優(yōu)點(diǎn)：

　　1、CMOS圖像傳感器功耗小，一般只需5V電壓即可工作，甚至有3.3V型號(hào)，同時(shí)，CMOS傳感器的電源與系統(tǒng)大多數(shù)芯片和控制電路相兼容，相較與CCD需要 12V的電壓需求相比，無(wú)需額外升壓電路，簡(jiǎn)化了電路，提高了可靠性。

　　2、CMOS數(shù)字圖像傳感器由于體積小，所以可以將感光陣列與信號(hào)處理電路集成在一起。比如AD，時(shí)序信號(hào)分離電路等。這樣最大的優(yōu)點(diǎn)就是CMOS攝像頭可以直接輸出并行數(shù)字信號(hào)與時(shí)序信號(hào)，無(wú)需額外AD轉(zhuǎn)換和專門的時(shí)序分離電路。由于集成了信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，CMOS攝像頭還可以通過I2C/SCCB總線進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如調(diào)整亮度，對(duì)比度等等。且集成后的攝像頭相比于CCD對(duì)整車的重心影響較小。