图2.1 系统模块框图
2.1 路径识别
方案一：CCD摄像头寻迹方案
CCD摄像头寻迹方案的优点是可以更远更早地感知赛道的变化，分辨率高，识别路径参数多；缺点是数据量大，需要较大的存储空间，数据处理时间比较长，信号处理比较复杂，另外CCD工作电压为12V，需用斩波升压电路得到12V电源。但摄像头在合理地使单片机超频和适当地舍弃一部分数据的情况下是完全可以由M9S12DG128来控制的，且摄像头丰富的信息量为小车的最佳控制提供了保证。
方案二：选用脉冲调制的反射式红外发射－接收器
反射式红外发射－接收寻迹方案的优点是电路相对比较简单、信号处理量小，控制速度快；缺点在于探测距离相对较短，另外环境光源会对光敏二极管的工作产生一定的干扰，最致命的是在路径优化算法上难以得到最佳效果。
基于上述理论分析比较，我们选择了方案一。
2.2 电动机驱动调速
方案一：采用一只MOS管组成简单BUCK电路；用这个方法电路非常简单，控制只需要一路PWM，在管子上消耗的电能也比较少，但是缺点是不能控制电机的电流方向，在小车的刹车的性能的提升上明显有弱势。
方案二：采用飞思卡尔半导体公司的集成桥式驱动器MC33886。MC33886最大驱动电流为5A，体积小巧，使用简单，但由于是贴片的封装，散热面积比较小，长时间大电流工作时，温升较高，如果长时间工作必须外加散热器，而且MC33886的工作内阻比较大，又有高温保护回路，使用不方便。
方案三：采用4个分立MOS管构成的H桥电路，控制直流电机紧急制动。用单片机控制MOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于MOS管工作在饱和截止状态，而且还可以选择内阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且H桥电路可以快速实现转速和方向控制。MOS管开关速度高，所以非常适合采用PWM调制技术。
基于上述理论分析比较，我们选择方案三。
2.3 速度检测
方案一：采用霍尔传感器和磁钢。将霍尔传感器和磁钢分别安装在车架和车轴的适当位置，小车行驶时，每转动一圈，霍尔传感器产生开关信号，通过在单位时间对其计数可计算出车辆行驶的瞬时速度，累计开关信号可计算出小车行驶的距离。但是这种方法要求在轴上嵌入磁钢，实现复杂，并且不可能放太多磁钢所以精度不高。
方案二：采用机械开关。可以在车轴上固定一个突出的圆球，在底板上相对应固定一个轻触开关，车轮每次转过一圈可以让轻触开关产生一个脉冲，通过计算脉冲间距的时间可以算出速度。这种方法的优点是结构简单，容易实现；缺点是机械触点容易磨损。
方案三：采用红外对管和编码盘：将一个带有孔的编码盘固定在转轴上，然后由红外对管检测编码盘的孔对红外线的阻通。原理和霍尔开关很接近，但在实际的硬件的实现上很简单，我们在圆形的薄PCB(0.3mm)板上转了24个孔再固定在塑料轮子与转轴的接口处，在电路上也只有一个电流电压转换电阻，该电阻上的逻辑电压由S12的内部定时器检测出速度，电路实现很简单。
以上三种方案都是比较可行的转速测量法案。但基与效果和实现的难度我们选了第三种方案。
2.4 路径控制算法
方案一：依靠大量的测试信息，通过路径识别返回的轨道信息查表，依据事先准备好的参数调整对应的舵机偏转角度。此方案在软件实现上比较简单 ，但是需要对控制规律进行大量的测试，而且实际运行的时候不存在反馈。
方案二：采用PID算法，实时调整舵机的偏转角度。同样需要通过大量的试验来调整所需的参数，但是PID算法在工业应用上比较成熟，有较好的控制效果。
由于方案一相对来说不够可靠，智能车运行中如果产生不稳定状况不能够自我调节，而方案二可以完全解决此问题，因此，我们采用方案二。
2.5 小结
经过对各种方案的仔细论证和比较，我们最终采用如下方案：
（1）路径识别模块： 采用架高的摄像头作为传感器。
（2）电动机驱动与调速模块：采用4个分立MOS管组成的H桥电机驱动方案。
（3）车轮检速模块：采用红外对管和编码盘的测速方案。
（4）路径控制算法：PID算法。
