11基于摄像头的自动寻迹智能车控制系统设计.doc

第 30卷第 2期苏　州　大　学　学　报 (工　科　版 ) 2010年 4月 JOURNAL OF SUZHOU UN IV ERSITY ( ENGIN EER IN G SC IENCE ED ITION ) Ap r. 2010 文章编号 : 1673 - 047X ( 2010) - 02 - 0049 - 04 基于摄像头的自动寻迹智能车控制系统设计 雷　钧 ,李峰波 (湖北汽车工业学院电气与信息工程学院 ,湖北十堰 442002) 摘　要 :介绍了基于 MC9S12DG128单片机控制的智能车系统 ,该系统以摄像头传感器作为路径识 别装置 ,通过图像识别提取路径信息。文章对智能车寻线控制系统的软、件设计思路和控制算法 等进行了论述。测试结果表明智能车能准确稳定地跟踪引导线。 关键词 :智能车 ;自动寻迹 ; MC9S12单片机 ;图像识别 中图分类号 : TP273; TP242. 6　　　　文献标识码 : A 0　概　述 自动寻迹智能车涉及到当前高技术领域内的许多先进技术 ,其中最主要的是传感技术、径规划和运动 控制。本课题是以智能车竞赛为背景 ,以单片机作为核心控制单元 ,以摄像头作为路径识别传感器 ,以直流电 机作为小车的驱动装置 ,以舵机控制小车转向。车模竞赛的赛道是一个具有特定几何尺寸约束、擦系数及 光学特性的 KT板 ,其中心贴有对可见光及不可见光均有较强吸收特性的黑色条带作为引导线 ,宽度为 2. 5cm。在行驶过程中 ,单片机系统通过摄像头获取前方赛道的图像数据 ,同时通过测速传感器实时获取智 能车的速度 ,采用路径有哪些信誉好的足球投注网站算法进行寻线判断和速度分析 ,然后作控制决策 ,控制转向舵机和直流驱动电机工 [1 - 3] 1　智能车系统方案 作为能够自动识别路径的智能车 ,自动控制器是设计智能车 的核心环节。自动控制器以 Freescale16位单片机 MC9S12DG128 (简称 S12)为核心 ,配有传感器、机、机、池及相应的驱动电 图 1　系统基本控制流程 凑 ,以减轻系统负载 ,提高智能车的灵活性。信息处理与控制算法由运行在单片机中的控制软件完成。因此 自动控制器设计可以分为硬件电路设计和控制软件设计两部分 ,系统基本控制过程如图 1所示。 2　系统硬件结构 如图 2所示 ,本设计中系统的硬件结构大致可以分为以下几个模块。 ( 1) MCU处理器模块 :本设计的核心器件 ,采用 MC9S12DG128单片机。 ( 2)图像采集模块 (包括 CMOS摄像头 ) :采进来的视频信号经过 A /D转换成为单片机可以识别的信息 , 为后来控制程序作准备。 ( 3) PC串行通讯接口 :主要是为调试而设计的 ,便于计算机与单片机交流数据 ,从而能准确地掌握程序 收稿日期 : 2009 - 11 - 16 作者简介 :雷　钧 ( 1975 - ) ,男 ,讲师 ,主要研究方向为计算机控制技术。  ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.   　 　50　　　 苏州大学学报 (工科版 ) 第 30卷  的运行状况 ,为算法的改进提供科学依据。 ( 4)电机驱动模块 :可以直接利用电机驱动芯片 , 也可以自行设计一个大功率电机驱动电路实现相应的 驱动。在本设计中直接利用了 Freescale公司的 MC33886芯片来驱动直流电机。 ( 5)舵机驱动模块 :控制舵机转向 ,舵机用 PWM 波控制 ,其占空比不同 ,舵机就能转过相应的转角。 ( 6)测速传感器模块 :目的是为了检测小车的速  图 2　智能车硬件系统结构 度 ,让系统运行速度形成闭环 ,易于调控。 ( 7)电压转换模块 :本智能车系统采用 7. 2V /2 000mAh的镍铬蓄电池供电 ,需要经 5V转换为单片机供 电 ,经 12V转换为摄像头供电 , 7. 2V直接给舵机和直流电机供电。 ( 8)车模 :上面安装有直流电机和舵机 ,后轮驱动。 本系统 I/O口具体分配如下 : PAD01为用于摄像头视频信号的输入口 ; PT2为用于摄像头奇偶场同步信 号的输入捕捉口 ; PT3为用于摄像头行同步信号的输入捕捉口 ; PT6、PT7为用于车速检测的输入口 ; PORTB 用于显示小车的各种性能参数 ; PWM01用于伺服舵机的 PWM控制信号输出 ; PWM23、PWM67用于驱动电机 的 PWM控制信号输出 ; RXD0、TXD0用于单片机与计算机的串行通讯。 3　系统图像采集 路径识别的主要功能是准确、速地采集路面信息 ,把它