使用MC9S12XS128MAL芯片与51单片机设计智能车的2个方案说明

　　运用 Freescale S12 单片机控制模型车自动沿着黑白（电磁组是检测赛道通有交流信号的导线来实现寻迹）赛道完成比赛。主要包括智能车的组装、机械机构的调整、系统设计方案和程序控制策略的选定、硬件电路和软件控制的设计等几部分。传感器类型简介：用摄像头，光电传感器（如红外、激光）、电磁传感器采集跑道信号，把信号传送到MC9S12XS128主芯片进行处理，通过程序处理，分辨出赛道的黑线变化情况，控制转速和转向，使小车实现自动寻迹，在此基础上，再提高小车速度，对小车行驶路径进行优化。本比赛涵盖了电工与电子技术、编控制程、传感技术（如速度传感、光传感等）、信号处理、模式识别、制图、计算机、机械、电子通讯等多门学科。

　　图像传感器根据感光原理可以分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器。根据信号输出形式又可以分为模拟信号输出与数字信号输出。下面分别就图像传感器的两种类型进行简单的讨论。

　　方案一：CCD摄像头

　　CCD摄像头寻迹方案的优点是图像质量高，动态性能好，可以更远更早地感知赛道的变化，分辨率高，识别路径参数多；缺点是数据量大，需要较大的存储空间，数据处理时间比较长，信号处理比较复杂，另外CCD工作电压为12V，需用斩波升压电路或DC-DC升压得到12V电源。且体积大，能耗高无法和外围信号处理电路集成。但是因其成像质量较CMOS好的原因，摄像头丰富的信息量为小车的最佳控制提供了保证。

　　方案二：CMOS摄像头

　　CMOS的缺点是图像质量较CCD差，动态性能不如CCD。但CMOS的优点是体积小，像素阵列可以和信号处理器集成在一起，由于集成了内部信号处理器，所以可以设置参数，故CMOS芯片一般可以直接同步输出数字信号和时序信号。 CMOS图像传感器的图像质量虽然较CCD的差，像素较低，但是对于智能车控制已经完全足够了。CMOS传感器相较于CCD有着以下的优点：

　　1、CMOS图像传感器功耗小，一般只需5V电压即可工作，甚至有3.3V型号，同时，CMOS传感器的电源与系统大多数芯片和控制电路相兼容，相较与CCD需要 12V的电压需求相比，无需额外升压电路，简化了电路，提高了可靠性。

　　2、CMOS数字图像传感器由于体积小，所以可以将感光阵列与信号处理电路集成在一起。比如AD，时序信号分离电路等。这样最大的优点就是CMOS摄像头可以直接输出并行数字信号与时序信号，无需额外AD转换和专门的时序分离电路。由于集成了信号转换电路，CMOS摄像头还可以通过I2C/SCCB总线进行参数设置，如调整亮度，对比度等等。且集成后的摄像头相比于CCD对整车的重心影响较小。