本届智能车竞赛赛道与第一届相比，主要的变化是增加了坡道，由此可以看出比赛的难度将逐年加大。坡道处理的好坏将影响小车最终成绩，因此本参赛队对坡道进行了单独的处理。本章将从方案论证、硬件电路和算法处理三个方面对小车过坡道的情况进行分析。
10.1 方案论证
坡道检测有很多方法，方案确定初期本队伍考虑了三个方案。
★ 方案一：安装不同角度的水银开关管
水银开关是由玻璃管，水银滴和引脚线组成的一个开关元件，主要利用水银的导电性和可流动性原理。如图10.1所示。
为了检测坡道倾斜程度，我们可以安装两个不同倾斜角度的水银开关在车 上，电路处理上只需要接一个电阻形成上拉或下拉，然后引到单片机I/O口即可，非常方便。因为比赛的坡度在12°至15°之间，故可以将水银开关安装在+12°和-12°上。
当小车所处的赛道平面与水平面所成的角度大于+12°或者小于-12°时，水银开关便会将开关打开或者关闭，单片机I/O口的电平也就会跟着变化，进而可以检测处坡道。这里需要注意的是，水银开关的玻璃管长度有所要求，如果过短，那么在小车急加速或者急减速的时候，由于惯性的作用，水银滴可能出现不希望看见的打开或关闭现象，即出现误判。
本方案的优缺点：该方案实现方便，电路以及算法都很容易实现，而且成本低廉。经验证，该方案可以实现+12°以上和-12°以下的坡度检测。本方案对水银开关安装位置有很严格的要求，由于是离散的检测，如果需要检测更多的、不同的坡度，则需要更多的水银开关和单片机资源。本方案只能进行粗略的检测，精度不够高，但是对于本次比赛这种坡度单一的赛道是完全可以胜任的。
★ 方案二：采用加速度传感器MMA1260D
该芯片为Freescale公司生产的单轴加速度传感器，主要用于检测Z（竖直方向）的加速度，可以实现本次比赛坡度的检测，通过AD转换检测坡道，精确度高，使用方便。
★ 方案三：采用加速度传感器MMA7260Q
该芯片为Freescale公司生产的三轴加速度传感器，主要用于检测X，Y，Z三个方向的加速度，主办方提供了集成的STAR模块，如图10.3所示。
如果使用该模块，需仔细阅读该模块的电路原理和使用方法，而且涉及串口通讯，开发周期要长一些。由于比赛仅需要检测Z方向的加速度，所以没有必要选择该模块，而且该模块体积较大，使电路板安装不便，另外也会增加小车的重量。 结论：经比较，本队伍选择方案二实现小车坡道的检测。
10.2 硬件电路
图10.4所示电路为MMA1260D的典型应用电路，该电路连接方便，Vout脚接S12的PAD1口即可。
使用时注意以下几点：
1）在VDD和地直接接一个0.1uf电容为了减小电源杂波，保持电源稳定；
2）芯片的信号引入到单片机的连线要尽量短；
3）使用一个由1K欧姆电阻和0.01uf电容组成的RC滤波电路减小加速度计的时钟噪声。
4）PCB布线要注意噪声对电源和地线的影响。
5）如果是开关电源供电，注意AD采样的频率尽量不要与电源的开关频率相同。
10.3 算法处理
为了让小车识别坡道，关键是要了解该芯片的工作特性，AD转换后要进行实地检测，进而找出不同坡道所对应的AD转换后的值。根据MMA1260D资料的说明，可以知道该芯片的静态加速度和输出电压与芯片相对于地心引力的位置有关，如图10.5所示。
AD转换后，将小车放置在不同倾斜的坡道上，并用LCD适时显示AD转换的结果，进而可以可以实现坡道的检测。当小车检测到上坡时，应加大驱动力，即需要增大PWM占空比，反之，检测到下坡时则需相应减小速度。
