第三章 系统模块设计
3.1. 路径识别模块
本车采用基于CCD传感器的路径检测方法，它具有探测距离远的优势，能够及早地感知前方路段的信息进行预判断，再现路径的真实信息，从而及时控制驱动电机和舵机，引导模型车快速安全行驶。路径识别模块的电路采用视频同步分离芯片LM1881，电路原理图如所示。
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图 3 1 LM1881电路原理图 |
1117给单片机A/D模块提供参考电压。
3.2. 电源管理模块
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图 3 2 电源管理模块 |
路径识别模块的工作电压在9~12V，超过电池电压，所以需要升压电路。本设计采用MAX632开关电源，通过外部电阻，调整输出电压为9V，效率最高可达80％，工作电流典型值135μA，环境温度小于50℃时双列直插塑封的功耗为625mW，是一种低功耗的理想的电源芯片。
考虑到电机的理想空载转速与电枢电压成正比关系，设计时将电池的电压不经过稳压电路而直接加在电机驱动模块上，这样保证了驱动电机速度具有较大的可调范围，且使电路设计简化。同理，舵机也直接采用电池供电。
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图 3 3 供电模块原理图 |
电机驱动采用集成驱动芯片MC33886。
MC33886是一个单片的H桥集成驱动芯片，主要面向小功率直流电机的驱动。最大能够提供连续5A的驱动电流，通过PWM控制时，频率可以达到10KHz。有错误状态警告，输出短路保护，欠压关闭等各种完善的保护功能。桥路的通态电阻为0.12 ，可以使电机具有较好的硬度。控制端可直接与单片机接口，输出端可直接与电机相连。它完善的保护措施，降低了硬件故障发生机率，提高了运行的稳定性。因此，在本设计中采用该方案，电路接口设计如图所示。
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图 3 4 MC33886原理图 |
这里，本设计采用了两片MC33886。每一片的输出并联在一起，从而提供更大的驱动电流。
3.4. 测速功能模块
本设计的测速功能采用光电式码盘，光电式码盘是一种非接触性光电传感器，它具有测量准确度高、响应速度快、可靠性高、结构简单、测速准确度高以及使用寿命长等优点。光码盘的工作原理就是利用光码盘上透光与不透光区域交替变换，在码盘的另一侧形成光脉冲。该光脉冲照射在光电敏感元件上产生与其相对应的电脉冲，即可完成速度测量功能。
该系统中，速度的测量可以说就是信号频率的测量，主要有测频法和测周法。考虑到本测速方法，输出的信号频率较低(1. 5KHz以下)。采用测频法时，若想保证精度，就必须提高给定的闸门信号的宽度，这样就降低了检测灵敏度，对控制不利。因此，设计时采用测周法，使用MC9S12DG128脉冲累加器的门控计数模式(即将输入信号的高电平或低电平作为时间闸门信号，对频率为总线的64分频的脉冲信号计数)实现。因为信号的占空比是固定的，通过读取输入信号高电平时间内，脉冲累加器的计数值，就可以测得其周期。从而，完成了速度检测。
