3.1图像采集模块
为了探测小车前进过程中的路况信息，以及小车在沿黑线行走过程中的偏 离黑线的程度等行驶状态信息，以便通过此信息来指导MCU应该怎样对执行部分发出命令，我们有以下几种方案：
方案一、使用红外发射—接收管
用红外发射管发射出的红外线，经过赛道反射回来后，由于白纸和黑线 吸收红外线的强度不等，不同位置上的红外接受管会接收到强弱不同的
红外光，对于白纸，红外发射管发出红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接受管接受到红外线，三极管导通，比较器输出低电平， 而对于黑线，红外线被黑色吸收，三极管截至，比较器输出高电平，由此可以判断出黑线相对小车的位置。
优点：抗干扰能力强、可靠性高，不会因为周围环境的差别而产生不同的结果，可以减少在安装时产生的差异带来的误差和干扰，使安装更加简便。
缺点：作用距离有限，不能对黑线进行远距离探测，预测性弱，速度快时很容易冲出跑道；而且规定红外传感器最多只可以用16个，所以它对黑线的探测不能完全覆盖，可能出现漏检。
方案二、采用红外传感器与CCD(CMOS)摄像头相结合
优点：兼顾了红外传感器抗干扰能力强以及摄像头作用距离远、视角范围大的长处。
缺点：设计难度大，红外传感器与摄像头需要配合寻迹，它们对舵机和电机在方向和速度上的控制需要巧妙的仲裁算法（对采集的信息判断优先级）进行区分；运算量大，需要占用相当多的MCU资源。
方案三、直接采用摄像头
优点：作用距离远，道路信息预测能力强，不易出现由于黑线检测不及时而冲出赛道的情况；而且摄像头对道路的探测精细，视角范围大不易出现黑线漏检的情况。
缺点：容易被干扰，受周围光线的影响大；运算量大，算法复杂，需要占用较多的MCU资源。
决策方案：方案三从CCD(CMOS)摄像头采集的赛道图像中提取中心线位置，取代了光电传感器阵列，该方法彻底摆脱了光电传感器视野狭窄，分辨率低的特点，能够提供全面的路况信息。同时，由于电路的简化，缩小了体积，减轻了重量，使整车的功率分配更加合理有效，有利于小车更加快速稳定的行进。因此，本设计选用了方案三。
3.2速度采集模块
为了能够提高小车的总体速度，就需要使其能在直道上全速行驶，在弯道上也能够以比较快的速度前进，这就需要有准确的速度信息采集方案，将小车的速度值随时采集送到MCU，对速度进行闭环反馈控制，以使小车能够稳定高速的行驶。
方案一、采用霍尔传感器 在车轮上嵌入若干粒永磁铁，使用霍尔传感器进行检测。
优点：检测速度快，不会受光、温度等影响。
缺点：在车轮上合适的地方嵌入足够多的数量永磁铁相当困难。
方案二、采用速度传感器脉冲计数将测速传感器安装在小车左后轮附近，在小车的靠近车轮的轴上安装一编码盘，这样就可用传感器检测黑线，产生脉冲，通过对脉冲进行计数的方式来测量小车的速度。
优点：原理简单，实现容易。
缺点：占用ECT资源。
决策方案：从各个方面综合考虑，以简单易行有效起见，我们最终选择采用方案二，而且我们对速度的检测并不需要完全的准确，利用脉冲计数的方式获得的速度值精度足够。
3.3加速度传感器模块
考虑到赛道增加了坡度的问题，为了识别赛道的坡度，采用加速度传感器，有两种选择方案：一种是三轴的加速度传感器，该传感器能够很准确的；另一 种是采用单轴的加速度传感器。
决策方案：三轴加速度传感器能够检测空间三个方向的加速度，电路实现复杂， 成本高，而在本设计中只需要检测赛道坡度，只要检测到单一方向的加速度即可判断赛道坡度情况，故而采用单轴的加速度传感器即可。
3.4电机驱动模块
电机驱动对速度起着决定性的作用，考虑以下两种方案。
方案一、电枢串电阻调速
优点：原理简单，控制设备也不复杂。
缺点：速指标不高，调速范围不大，特别是低速时机械特性较软，调速的平滑性不高。同时，大量的能量消耗在串入的电阻上，不能满足电池供电系统低功耗的要求。
方案二、直流脉宽调速（PWM）
优点：主电路简单，需要的功率器件少；开关频率高，电流容易连续，电机损耗和发热都小；动态响应快，动态抗干扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小。
缺点：在开关过渡过程损耗大，会在供电回路中产生谐波。
决策方案：电机驱动芯片采用飞思卡尔半导体公司的半桥式驱动器MC33886。MC33886为桥式驱动电路，通过控制输入的信号，可以控制两个半桥的通断来实现电机的顺转与倒转。详细分析比较后，最后确定电机驱动电路由两片MC33886芯片并联构成，使用双路PWM信号进行驱动。
3.5舵机驱动模块
方案一： 因为舵机的电源在4.5-6V的范围内，电流100mA左右，故而我们从电池电压通过串联两组二极管来获得，为了防止电流过大烧坏二极管，每一组二极管有3个二极管并联而成。
方案二：采用稳压芯片将电池电源直接降压并稳定到6V决策方案：经过实验测试，使用稳压芯片将电压降到6V对舵机进行供电这种方法，其驱动力不足。而采用方案一则简单且易实现。故确定采用方案一实现对舵机的供电。
3.6电源管理模块
为了保证各个部件的正常工作，电源的供给是十分重要的，需要对配发的 标准车模用蓄电池进行电压调节。单片机系统、摄像头、车速传感器电路，LCD 显示电路等各个电路的工作电压不同，需要想办法来使得电压满足各自的要求， 一种方法是利用升压或降压的芯片来达到它们的要求，另一种方法是利用双电源供电的方法，来实现各模块的不同需要，由于电路模块较多，该方案中仍需要升压或降压芯片。实际应用中，我们确定采用升压降压芯片等来实现对各个模块的供电要求。而且，在电路设计中，考虑到由于电机驱动所引起的电源不稳定，在电源输入端，各芯片电源引脚都加入滤波电路。
3.7调试模块
为方便实时调试参数，我们设计采用LCD显示电路和键盘电路,在调试过程 中将小车的当前状态参数实时显示，并可方便地通过键盘输入来调节参数和切换小车的状态，而不必将其连接到PC机通过软件调节。
3.7.1LCD显示电路设计
显示电路采用液晶显示模块，模块体积小，功耗低，操作方便。使用液晶显示模块，可以对模式选择位写入命令，从而调节LCD的工作模式，分时进行命令和数据写入。
3.7.2键盘电路设计
将键盘做成几种速度的选择，高速，中速，慢速，确定等几个功能。可根 据不同的赛道，立即设定不同的速度。可在不改变任何软件的条件下，即时的根据周围环境的情况而设以相应的速度值。键盘输出口与单片机IO口相连。
3.8最终决策方案
经过如上所述分析选择，最终确定各模块方案如下：
（1）采用摄像头获取道路图像信息；
（2）利用速度脉冲计数实现对速度的检测；
（3）采用单轴加速度传感器检测坡度；
（4）双路PWM驱动电机；
（5）串二极管降电压为舵机供电；
（6）采用各种稳压芯片为各模块供电，实现电源管理；
（7）利用LCD和键盘实现实时调试。
