MC9S12XS128MAA单片机智能寻迹小车设计+PCB电路图纸(3)
(4) 摄像头后置于电机前方，减少赛车前方盲区；
2.1 系统方案的选定
2.1.1 硬件系统方案的选定
智能车的信号采集可有摄像头、光电管、电感线圈三种传感器，摄像头以拍摄道路产生数字化的图像作为信号的采集方式。摄像头的优点是图像采集范围大，硬件电路十分简单，缺点是图像处理复杂。
图2.1 硬件系统框图
本系统由核心控制器MCU、图像采集器、测速模块、驱动模块、键盘显示模块、电源模块、通讯模块组成。硬件系统框图如图2.1所示。这些模块分别完成信息处理和控制、图像采集、运动检测、运动控制、人机交互等功能。
2.1.2 软件系统方案的设计
车模运动控制任务可以分解成以下三个基本任务：
（1） 采集道路信息：通过读取摄像头输出的数字信号获得；
（2） 控制车模速度：通过控制电机转速速度实现车模行进控制；
（3） 控制车模转向：通过控制车模前部舵机实现车模转向控制。
（4） 人机接口：通过调整控制系统各参数来优化车模的运动。
根据软件设计理念，将模块按照需要进行模块化细封装，结构如图2.1.2所示:
图2.2 软件系统框图
整个软件分成应用程序部分和驱动部分，应用程序部分根据需要完成的任务分成四个部分，独立完成各自需要的任务。驱动则根据硬件模块的划分编写对应的驱动程序，将一个独立功能封装成一个函数。
小车的各个状态参数通过使用全局变量存储和传递，如果一个任务需要改变另外任务的运行状态，只需要改变这些全局变量。
3 智能车硬件电路设计
3.1 硬件电路概述
摄像头智能寻迹小车的硬件电路设计，根据需求设计成了有CPU模块、电源模块、按键模块、显示模块、摄像头模块、车速检测模块、电机驱动模块、串口通讯模块。模块化的设计时系统具有更强的生命力，可以在车模部分模块硬件升级时，避免了对其他模块的影响，也不用对整个小车整体硬件做什么修改。这样就可以在设计的过程中，针对不同模块进行再优化设计。
3.2 CPU模块
图3.1 核心CPU引脚图
如图3.1，为本设计所用的飞思卡尔MC9S12XS128单片机，封装为64LQFP。该单片机主要运用与汽车控制行业，拥有相当丰富的资源，所以具有较高的的性能和丰富的外设接口。本设计中主要采用了该单片机的PLL模块、定时器模块、PW`M模块、串口模块和GPIO口。
为了方便改进、节约时间和保证稳定，设计中核心部分CPU模块采用模块化的独立设计，在满足最小系统的前提下，尽量节约成本和空间。最小系统板将所有的引脚引出，核心板上除了必要的电子元器件，只有少量功能，如图3.2所示。
图3.2 核心板原理图
以MC9S12XS128B为核心的最小系统板包括以下几个部分：时钟电路、电源电路、复位电路、BDM接口。其中各个部分的功能如下：
（1） 时钟电路给单片机提供一个外接的16MHz的石英晶振；
（2） 电源电路主要是给单片机提供5V电源；
（3） 复位电路在电压达到正常值时给单片机一个复位信号；
（4） BDM接口让用户可以通过BDM头向单片机下载和调试程序。
本最小系统采用的是标准的MC9S12XS128B系列单片机的时钟电路，通过把一个16MHz的外部晶振接在单片机的外部晶振输入接口EXTAL和XTAL上，然后利用MC9S12XS128内部的压控振荡器和锁相环（PLL）把这个频率提高到40MHz，作为单片机工作的内部总线时钟。
MC9S12XS128B是一片很强大的单片机，共有80个引脚，功能如下：
（1）端口A，B和K为通用I/O接口；