第五届飞思卡尔智能车大赛华中科技大学摄像头组技术报告.doc

第五届飞思卡尔杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 华中科技大学 队伍名称： 华中科技大学四队 参赛队员： 张晓龙 胡灿 孙佳将 带队教师： 彭 刚 何顶新   关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛关保留、使用 技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和 飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报 告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文 集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期：   目 录 第 1 章 引言 5 1.1 概述 5 1.2 智能车系统框架图 5 1.3 智能车设计 7 1.3.1 电路设计 7 1.3.2 机械设计 7 1.3.3 控制决策 7 1.3.4 调试平台 7 1.4 本文结构 8 第 2 章 智能车硬件电路设计 9 2.1 单片机最小系统 9 2.1.1 时钟电路和复位电路 9 2.2 电源管理 10 2.2.1 电机供电 10 2.2.2 舵机供电 10 2.2.3 单片机部分供电 11 2.2.4 摄像头及图像处理部分供电 12 2.2.5 防反插二极管 12 2.3 电机驱动部分 13 2.4 摄像头处理 13 2.4.1 数字式摄像头设计思想 13 2.4.2 图像采集流程图 13 2.4.3 像素同步信号处理 14 2.4.4 行同步信号处理—HREF 14 I  II 2.4.5 帧同步信号处理 14 2.4.6 阈值比较和黑点存储部分 15 第 3 章 智能车机械设计 16 3.1 机械结构的安装 16 3.1.1 摄像头的安装 16 3.1.2 舵机的安装 17 3.1.3 编码器的安装 18 3.2 机械结构的调整 18 3.2.1 前轮主销后倾角 18 3.2.2 前轮主销内倾角 19 3.2.3 前轮前束 19 3.2.4 底盘高度 19 第 4 章 智能车软件设计 20 4.1 图像采集与道路识别 20 4.1.1 完整图像的读取 20 4.1.2 图像压缩 21 4.2 特殊标志识别 22 4.2.1 起始线的识别 22 4.3 控制策略 23 4.3.1 速度控制 23 4.3.2 方向控制 24 4.3.3 赛道优化 25 4.4 赛道模式 27 4.4.1 赛道模式转换图 28 4.5 单片机总体控制 28 第 5 章 智能车调试和调试平台设计30 5.1 调试工具 30 5.2 调试平台的设计 31  III 5.2.1 图像采集模块 31 5.2.2 速度监测模块 33 5.2.3 数据传输设置模块 33 第 6 章 全文总结 35 6.1 技术参数说明 35 6.2 存在的问题和改进 35 6.3 致谢 36 参考文献 1    PAGE 30 第1章 引言 全国大学生智能汽车比赛是经全国高等教育司研究，委托高等学校自动化 专业教学指导分委会主办的，旨在培养创新精神、协作精神，提高工程实践能 力的大学生科技创新活动。 参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模套件，采用飞思 卡尔半导体公司的 8 位、16 位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案 进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及 控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试。 本文从整体车模的机械、电路、硬件等方面，详细地阐述了基于数字摄像 头的智能巡线小车的设计。 1.1 概述 在历时近半年的智能车的准备过程中，我们经过多次尝试和实验以及理论分 析，最终确定了使用 MS9S12XS128 作为智能车核心处理芯片，同时使用数字摄 像头 OV5017 作为图像传感器对道路进行识别，并在电路、机械等方面实现创新， 最终成功实现了基于数字摄像头图像采集系统，并确定了适当的摄像头视野以 及合理的控制算法，使智能车在高速运行的状态下能够平稳、顺利的完成比赛。 1.2 智能车系统框架图 智能车系统在大方向上主要分为四部分：电路部分、程序部分、机械结构 部分、辅助部分。智能车系统结构框如图 2.6 所示：  第四届全国大学生智能汽车竞赛技术报告 图 1.1 智能车系统框图  第 1 章 引言 1.3 智能车设计 1.3.1 电路设计 为了实现高分辨率、硬件周期短的智能车图像识别系统，在智能车设计的过 程中，对于图像的处理，使用外部存储器——F