系统硬件部分主要有六个模块的电路，分别是核心MCU模块、MCU电源模块、摄像头电源模块、侍服电机电源模块、H桥驱动模块和速度检测模块。。以下对每个部分的电路分别说明。
3.1 核心MCU电路
本制作没有采用组委会提供的S12的电路板，而是自己制作了MCU的控制电路板，其原理图以及PCB布局参考了组委会提供的S12开发板和S12的数据手册。MC9S12DG128的I/O口资源利用情况如图3.1所示。
图3.1 单片机I/O口分配图
由于控制电路板自制，因此可以最大程度地减小智能车的体积和重量，并且对MC9S12DG128单片机有了更深的了解。
3.2电源模块电路
电源的稳定是整个系统正常工作的前提.系统电源管理示意图如图3.2。
图3.2 系统电源管理示意图
系统MCU控制板和测速模块都是由5V的电压供电，对电压稳定要求比较高。摄像头的电源由单独的DC-DC的升压电路提供。舵机因为瞬间电流比较大，容易产生干扰，由LM2576单独提供5V的电压。电机驱动部分的电路由电池直接供给，对电压稳定性要求不高。由于电机工作时电流比较大，即使输出电流能力较强的镍镉电池，电压下降也会比较大，所以系统没有采用需要压降较大的线性稳压器，而是采用了性能稳定的LM2576集成开关电源。经实际使用证明，采用LM2576系列开关稳压集成电路作为舵机稳压电源的核心器件不仅可以提高稳压电源的工作效率，而且可以减少能量损耗。LM2576组成的开关电源电路图如图3.3所示。
图3.3 开关电源电路图
3.3 路径识别模块的设计与实现
为了检测路面黑线，在舵机后面安装上了摄像头。摄像头分黑白和彩色两种，而寻线只需提取画面的灰度，而不必提取其彩色信息，故我们选用了黑白摄像头。
摄像头主要由镜头、图像传感芯片和外围电路组成。市场上一般很难买到只有这三种部件组成的单板摄像头，一般都是成品的摄像头产品，我们的摄像头从一般的云台监视头中拆取。这种模拟的摄像头的接口一般只有三端：电源端、 地端、AV信号端。我们的摄像头需要12V电源供电，由33063升压模块直接获取。摄像头的原理是以隔行扫描的方式采集图像上的点，并将每点的灰度强弱转换成电平信号从AV信号端输出。AV端直接连接到MC9S12DG128的AD管脚上，其上面的模拟电平的提取直接由MC9S12DG128的内部AD模块完成。
3.4 电动机驱动模块的电路设计与实现
电机驱动部分的电路原理图如图3.5所示。
由单片机PWM模块输出的两路PWM信号与INA及INB相连接。IR4227是MOS管驱动芯片，用于电平转换。四只大功率MOS管构成H桥， PWM占空比大，则转速高；PWM占空比小，则转速低。电路中MOS驱动芯片和MOS管都工作在开关状态，开关损耗小。当INA为高电平、INB为低电平时，Q1导通、Q2截止、Q3截止、Q4导通，电机正转 ；当INA为低电平、INB为高电平时，Q1截止、Q2导通、Q3导通、Q4截止，电机反转。当PWM0和PWM1同时为高电平或低电平时无电流，电机不转。
图3.5 电机驱动原理图
3.5车速检测模块的电路设计与实现
车速检测主要由红外对管电路和关电编码盘组成。红外对管之间的红外光束被编码盘挡住时接收管截止，与接收管串联的电阻电压为逻辑0，当红外光束通过编码盘的孔时，接收管开通，与接收管串联的电阻电压为逻辑1。该电阻上的逻辑电压通过PT管脚由内部定时器的捕捉功能检测车速。
3.6 调试部分电路
电路设计中还有一部分是调试用的电路，包括红外一体化接收头，发光二极管和拨码开关。由于车模在轨道上测试时无法通过普通开关直接对车模进行开关控制，为了避免由于失控造成的车体损伤，在系统中加入了红外控制。由红外一体化接收头接收遥控器发射出的38K信号，信号为一串调制波，由单片机解码。可以在车模出轨时对其进行非接触式控制。四只发光二极管用于信息的指示。拨码开关能实时改变程序PID算法部分的参数，便于参数的修改和测试，最终得到的参数可通过串口返回。
