摘要：提出一種使用激光檢測白底黑色跑道的尋跡智能車的軟硬件設計方法，在硬件上設計了最小系統(tǒng)、主板、電機驅動、激光傳感器模塊、測速模塊等電路，采用8位freescale單片機MC9S08AC16作為控制核心，使用低成本的紅外傳感器測速方案，采用14發(fā)射、7接收“-”字型排開的激光傳感器檢測賽道信息，電機驅動采用“H”型雙極性驅動電路。硬件設計上使用了適合8位單片機的枚舉查表為主的舵機控制算法，而速度控制則為bang-bang控制與P算法控制相結合的方法。
關鍵詞：激光傳感器；智能車；8位單片機；尋跡

智能車競速比賽以及多種智能車的應用場合中，需要智能車沿著某條軌跡快速前進，使用普通紅外傳感器、激光傳感器、攝像頭識別均可有效提取路面軌道信息而解決這一問題，現(xiàn)在常見使用16位單片機作為控制核心。普通紅外傳感器因為易受干擾、前瞻距離短等缺點已經較少使用，攝像頭有豐富的數(shù)據(jù)信息，但是低成本8位單片機不能很好的處理這些信息。激光傳感器成本適中，處理的信號便于8位單片機處理，能夠有效的節(jié)省硬件成本。針對尋跡智能車進行了軟硬件設計，采用3位freescale單片機MC9S08AC16作為控制核心，使用激光傳感器提取賽道信息，采用低成本的紅外測速方案，算法使用以PID為基礎的枚舉查表法，做到了處理快速高效。整個設計既滿足了競速小車的響應迅速的要求，又是一種較低成本的設計方案。

1 車模安裝
智能車的控制采用的是前輪轉向，B型車模采用的是國內廠商生產的1：16的電動越野遙控車的底盤部分，突出特點為四輪驅動，四輪獨立懸掛。反射式光電傳感器在小車前方一字形簡單排布，14個發(fā)射，7個接收，一個發(fā)射帶兩個接收，傳感器的前瞻可以達到40cm以上，兩個激光發(fā)射頭間距1．8cm。傳感器單元安裝圖如圖1所示。

系統(tǒng)選用紅外傳感器作為測速傳感器把紅外傳感器安裝在后輪上，在后輪的內壁貼上黑白等距的膠帶，這樣子安裝就充分利用了空間，且完成了測速的要求。紅外傳感器測速安裝圖如圖2所示。車輪轉動時，紅外傳感器將會輸出脈沖電平，檢測脈沖頻率將得到小車速度。這種測速方法無法達到光電解碼器的精度，但是對于小車的速度處理并沒有太大影響，而光電解碼器價格昂貴，安裝在齒輪上，同等電源和PWM的輸出時，小車速度會變慢。

2 硬件設計
電源管理模塊采用7．2 V 2 000 mAh Ni-Cd蓄電池作為系統(tǒng)能源，并且通過降壓穩(wěn)壓電路分出6 V，5 V分別給舵機和單片機等供電；使用H橋及其相關器件做了直流電機驅動模塊；轉向伺服舵機控制智能車轉向；用紅外傳感器測量模塊實時測量智能車車速；采用激光傳感器作為賽道的檢測；系統(tǒng)充分使用了M9S8AC16CG單片機的外圍模塊，具體使用到的模塊包括：定時器模塊、PWM脈沖寬度調制模塊、中斷模塊、I／O端口和實時時鐘模塊等。