針對吉林省大學生電子競賽G題——自動排爆車的要求，所設計的系統主要由履帶式車體、電機控制模塊、視覺導航模塊、LCD液晶顯示模塊、語音播報模塊和紅外線檢測等模塊組成。攝像頭對可疑鐵磁物質進行檢測，并將信息發送給飛思卡爾單片機，單片機對此信息進行分析處理，驅動直流電機運動；采用CCD圖形識別技術，引導小車順利進入現場，檢測到任意放置的可疑鐵磁材料薄片，并將其搬移到起點；同時將時間、小車運行狀態等信息發送給LCD液晶顯示模塊及PC機顯示模塊，實時顯示自動排爆車的運行狀況；語音播報模塊實現語音提示。系統方案框圖如圖1所示。

1 主要模塊硬件設計
    本系統控制器模塊采用MC9SDG128飛思卡爾單片機和STC12C5410AD單片機；語音功能模塊采用凌陽單片機自帶的語音功能；液晶顯示模塊采用凌陽單片機和液晶顯示模組；紅外檢測模塊采用RPR220紅外檢測傳感器；無線通信網絡模塊采用STC12C5410AD單片機和PTR8000+裝置。
1.1 主控單元
    MC9S12DG128單片機是飛思卡爾公司推出的S12系列微控制器中的一款增強型16 bit的單片機。其集成度高，片內資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、I2C、A/D、PWM等。本設計中選用MC9S12DG128的PWM單元產生2路8 bit的PWM波來驅動車體，用其片載A/D對CCD攝像頭所攝取的影像進行數據轉換。STC12C5410AD單片機將時間、小車運行狀態等信息發送給LCD液晶顯示模塊，實時顯示自動排爆車的運行狀況[1-2]。
1.2 鐵磁材料檢測模塊
    由于鐵磁材料本身的顏色與賽道背景色差別較大，而且其特征與黑線特征區別較大，故采用CCD傳感器將材料與賽道背景和黑線區別開，即排爆車通過CCD對黑色線及鐵磁物質進行檢測來控制電機，使小車運行滿足競賽要求。
    該模塊采用CCD攝像頭對路面信息進行采集，輸出標準的視頻復合信號，利用同步信號分離芯片LM1881和單片機的A/D轉換器可以對視頻信號進行采樣，得到CCD圖像數據，經過二值化處理可以得到黑色線軌跡在圖像上的點陣[3]。由相鄰兩個像素點的差值可以判定黑線及鐵磁物質的位置。LM1881的端口接線方式如圖2所示。

1.4 無線通信模塊
    本系統利用多片PTR8000+組成了無線通信網絡[4]，完成信息的無線采集和傳輸。在無線通信網絡中，鐵磁材料檢測單元將采集的信息通過無線方式實時地傳給排爆車。它將從鐵磁材料檢測單元獲得的信息、時間以及其他控制信號通過無線方式傳遞給顯示器和語音播報裝置。
1.5 直流電機驅動模塊

    電動機系統的驅動電路采用集成電機驅動芯片MC33886[5]。MCU產生的PWM通過IN腳輸入，以調節MC33886的OUT口輸出電壓，通過PWM的占空比來調節電機轉速。
1.6 語音模塊
    采用凌陽單片機的語音模塊對排爆車的運行狀態進行語音播報：“開始出發”，“進入危險區”，“發現危險物”，“移除危險物返回”，“返回成功”。由于篇幅有限，語音模塊及其他模塊(如電源模塊、顯示模塊等)，這里不再贅述。
2 軟件設計及流程
    在本設計中，攝像頭需要根據采集的圖像信息來判斷測試區域的邊界線和需要排除的危險物，主控單元根據攝像頭所采集的信息指揮排爆車在測試區域內完成危險物的尋找、提取等動作。主程序流程圖如圖4所示。

    排爆小車利用CCD攝像頭巡黑色引導線進入現場，采用凌陽單片機進行語音播報，同時顯示小車當前運行狀態。當小車進入現場后，CCD攝像頭尋找任意放置的鐵磁材料并利用小車前排的繼電器的鐵磁性將其吸合，吸合后再尋找可行路徑將其搬移到起點。每種運行狀態都有語音播報，并利用PTR8000+無線數據傳送功能，將小車運行狀態及計時數據傳送到LCD進行顯示，這樣便實現了小車的整個行駛過程，以達到排爆目的。
    本控制系統采用履帶式車體為主要運動單元，以飛思卡爾單片機和STC12C5410AD為主要控制核心，圓滿地完成了設計要求。在人機交互方面采用了LCD液晶顯示、語音播報和上位機顯示策略，進一步增加了人機交流，提出了無線通信網絡模塊。實踐證明了此模塊的正確性和可行性。
參考文獻
[1] 唐永龍.基于單片機的AGV智能車的設計[J].電子技術應用，2009，35（8）：143-147.
[2] 卓晴.學做智能車-挑戰飛思卡爾杯[M].北京：北京航天航空大學出版社，2007.
[3] 楊桂林.基于AT89S52的智能小車的設計[J].微計算機信息，2010，7-2（26）：124-125.
[4] 李磊.基于PTR8000的無線數傳系統的設計與實現[J].信息技術，2010（9）：28-30.
[5] 黃智偉.全國大學生電子設計競賽訓練教程(修訂版)[M].北京：電子工業出版社，2010.