基于基于MC9S12XS128的电磁智能小车的硬件设计 的电磁智能小车的硬件设计 若要实现小车的直立行走，应该构建良好的硬件平台。本文按照电磁车体系结构，简单介绍了智能小车的硬件 设计模块，主要包括电源、核心控制、传感器、执行机构和人机接口等部分。各部分相互协调，最终使小车能 够在最短的时间内沿着规定的轨迹快速稳定地运行。 　　高海沙，丁晓慧 　　（商丘学院，河南 商丘 476000） 　　摘要　摘要：若要实现小车的直立行走，应该构建良好的硬件平台。本文按照电磁车体系结构，简单介绍了智能小车的硬件设计 模块，主要包括电源、核心控制、 　　关键词关键词： 0引言引言 　　图1整体框架图随着电子技术的不断发展［1］，能够自动进行识别轨迹的智能小车得到了广泛的应用［2］。本文设计了 这样一种智能循迹小车，该智能车通过对道路传感器和加速度传感器、陀螺仪所采集的数据进行处理，根据车模驱动轮上两个 编码器所采集的数据，来判断小车底盘的倾角、角加速度和小车的方位、速度、转向角度等，进而控制小车底盘的摆角和两个 驱动 1系统硬件整体框架 系统硬件整体框架 　　电磁车体系整体结构框架如图1所示，大致包括五个部分。 　　1.1电源部分 电源部分 　　向各部分提供电能，包括7.2 V电池和简单实用的稳压电路。 　　　　1.2核心控制部分 核心控制部分 　　核心控制部分主体是飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128，包含核心控制电路板。通过分析传感器数据，提取赛道 和小车自身信息，运行控制算法，向执行机构发出动作信号，控制赛车沿赛道行驶［3］。 　　　　1.3传感器部分 传感器部分 　　通过感知外部世界的环境信息和车模自身的状态信息，使小车完成赛道的检测并获得控制数据，从而使得各部分能够协调 工作。传感器模块包括两个陀螺仪和一个加速度。 　　1.4执行机构 执行机构 　　执行动作信号，实现车的直立、前进、变速和转向。执行机构包括电机驱动、电机。 　　　1.5人机接口 人机接口 　　实现模式和参数选择、状态指示、实时监控以及数据传输与存储等人机交互功能，包括拨码开关、ZigBee无线模块、 LED状态灯等。 2各部分外围电路的设计 各部分外围电路的设计 　　　　2.1电源部分 电源部分 　　电磁车的电机需要7.2 V或者较高的电压，其他部分需要5 V的电压，图2电源分配图由于该车模的电池提供7.2 V~8 V的电 压，因此只需要一片性能稳定的稳压芯片即可。电源分配图如图2所示。 

　　　2.2核心控制部分 核心控制部分 　　核心控制部分由单片机MC9S12XS128最小系统板和核心控制电路板组成。核心控制部分是关键。其中的单片机最小系统 板MC9S12XS128主要包括时钟、旁路电容、电源接口、烧录和调试接口、I/O接口。 　　　　2.3传感器部分 传感器部分 　　通过感知外部世界的环境信息和车模自身的状态信息，为小车完成赛道的检测与跟踪以及实现小车的直立运动控制提供所 需的信息。传感器部分包括电磁传感器、角度传感器、速度传感器三个模块。其中，角速传感器用于测量小车底盘的倾角和加 速度，而速度传感器用于感知车模车身本身的行驶速度，是速度闭环控制的一个必须环节。电磁车使用500线的欧姆龙光电编 码器作为速度传感器，安装在车尾与传动齿轮啮合。 　　　　2.4执行机构 执行机构 　　执行机构主要包括电机驱动、电机。车模原装配件中包括两个电机，电机驱动电路制作在核心控制板上，单片机输出的 PWM信号通过电机驱动控制电机的转速；电机驱动使用H全桥电路，两路H全桥电路驱动两路电机。如图3H全桥电路原理图 下图3所示为H全桥电路原理图。 　　　　2.5人机接口 人机接口 　　人机接口主要用于单片机与调试者之间的交互，4位拨码开关可以用于调整速度和相关参数，8位LED用于显示当前车速 状态，无线模块用于实时传输数据［4］。 3结束语结束语 　　本文介绍了智能循迹小车硬件系统各个模块的设计，实现了电磁车的基本功能，但是要想进一步提高电磁车的速度，在机 械设计部分还需要注意很多细节，比如必须降低小车的重心，在小车直立行走稳定性很高的情况下才能通过优化软件算法来最 大限度地提升小车的速度。 参考文献 参考文献 　　［1］ 卓晴，黄开胜，邵贝贝．学做智能车——挑战“飞思卡尔”杯［M］.北京：北京航空航天出版社，2007. 　　［2］ 谭浩强.C语言程序设计［M］.北京：清华大学出版社，2006. 　　［3］ 王威.HCS12微控制器原理及应用［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2007. 　　［4］ 韩彩霞.单片机并行I/O口的扩展方法［J］.微型机与应用,2013,32(24):2830.