2.1 系统设计思想
本次‘飞思卡尔’智能车邀请赛的主要任务就是使电动车能在尽可能短的时间内，自动并且稳定地沿地面上宽度为25mm 的黑线（地面为白色）绕跑道一圈完成比赛[1]。通过对比赛任务的分析，我们总结了使智能车模以最短时间跑完全程需要解决的问题：
⑴ 路径（跑道）搜索：如何能准确地检测出跑道的精确轨迹是智能车成败的关键问题；
⑵ 直道控制策略：在直道上，智能车应尽量保持在一个较高的速度，并且应防止车头在直道上产生较大振荡，影响车模运行；
⑶ 弯道控制策略：如何使智能车以最优路径过弯，是能否顺利完成比赛的一大难点；
⑷ 速度控制策略：采用何种方法和算法来对速度进行检测和控制也是智能车的重要环节。
我们将智能车的设计分为硬件和软件两大模块，其中硬件模块主要有：黑线检测电路，转向舵机控制电路，驱动电机驱动电路，测速电路，以及电源。软件模块主要包括图像处理和控制算法两大部分。
智能车系统是一个各部分协调运作的控制系统。系统要完成从传感器接收、微控制器判断计算，到执行机构执行的整个过程。系统设计要求单片机把路径的迅速判断、相应的转向伺服电机控制以及直流驱动电机的控制精密地结合在一起。传感器数据采集的失误，转向伺服电机控制的失当，都会导致模型车严重抖动甚至偏离赛道；低效的直流电机驱动控制，会造成小车直线路段速度上不去，弯曲路段入弯速度过快等问题。因此智能车各个部分之间的协调工作是其正常行驶的基础。
整个系统的功能框图如图2.1 所示：
2.2 赛车重心位置的确定
汽车重心的位置通常用重心距前轴中心线的水平距离和重心距水平路面的高度来表示。智能车的重心位置必须考虑以下几方面：
⑴ 对动力性能的影响[2]
汽车的驱动力必须大于等于坡度阻力、滚动阻力、空气阻力之和而等于汽车驱动轮的附着力。附着力与路面附着系数和驱动轴的轴荷有关，而驱动轴的轴荷取决于重心的水平位置，故重心位置必须保证驱动轮能够提供足够的附着力。仅从此方面考虑，重心越靠近驱动轴越好。
⑵ 对制动性能的影响[2]
汽车制动性要求制动减速度大、制动距离短，有良好的制动方向稳定性，即不易发生前轮丧失转向、后轮侧滑和跑偏现象。制动方向的稳定性与前后轮的抱死次序有关，而抱死次序则与重心位置有关，若重心位置保证汽车的同步附着系数等于汽车常用路面附着系数，那制动稳定性即较好；若重心前移，易发生后轴侧滑，对高速汽车危险性大；若重心后移，前轮易丧失转向能力。
⑶ 对通过性的影响[2]
汽车在较陡侧坡行驶或高速急转弯行驶时，会发生侧向倾覆，为避免这种危险，重心应在保证最小离地间隙的前提下尽量降低。
综合上面分析，在加装诸多电路板后应尽可能保证模型车的重心垂直位置 尽量的低，水平位置应在车中线上靠近后轴。
整车的机械结构图见图2.2：
2.3 CMOS传感器的设计安装
摄像头必须架在一定高度上，这样才能对远处路面进行探测。但是，它又不能太高。过高会导致看到的视野过大，一来造成黑线变得太细，二来使得干扰更为严重；另外，摄像头过高还会产生摇晃，导致信号不稳。
经过多次试验，我们发现最佳的视野范围为：近处距车前轮轴线：16cm、左右各10.5cm；远处距车前轮轴线：120cm、左右各56cm。根据这一要求，我们确定了摄像头的安装位置（图2.3）：
2.4 测速电机的安装与固定
测速电机安装在车体的最后，测速电机的齿轮要与后轮紧密耦合，以消除齿轮间间隙对速度检测的影响；同时测速电机的安装不能影响电机的转动；为了防止测速电机的小齿轮在高速下跑飞，特意将小齿轮嵌在一个竖型凹槽内。测速电机的安装如下图所示：
2.5 制动机构设计
为了缩短跑完全程的时间，我们需要尽可能快的速度。但是如果速度失控，当赛车从直道(尤其是长直道)进入曲率较小的弯道时，就有冲出赛道的危险。这样除了在程序上给予限制以外，在机构上，我们还采用了加装制动舵机的方式保证赛车行驶的安全，我们在制动舵机上加装了一个‘箭头’型的附有刹车片的连杆，在转弯时，通过向内侧车轮施加摩擦阻力，使后轴两车轮的速度不一样，起到差速的作用，这样赛车就能够更及时地转向，避免冲出赛道，更可以在直道上提高速度。
