基于CMOS摄像头的循迹智能小车控制系统设计
基于CMOS摄像头的智能小车导航控制
关 键 词 ： 像 头 ； 频信 号 ； 摄 视 图像 处 理
中 图分 类 号 ： ２ ３ ＴＰ ７
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ — １ ４ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ０）６ ０ ８ — ２
设计智 能小车 ， 能根据路 面设定 的轨迹 快速行驶 ， 中的 其 路径识别模块 ， 是智能小车控制系统的关键模块之一 。 路径识 别模块将路况 的信息输送 给控 制模 块 ，通过软件处 理获取道
图 ２ 视 频 信 号 采集 流 程 图
在实验过程中 ， 利用 单片机 串 口把 图像信 息传到 Ｐ Ｃ机 用 串 口调试助手显示 出来 ， 为此可 以更加直观进行 分析 和 比较。
图 １ 单片机采集图像系统框图
车道检测 系统 ， 以处理这样 的单 幅灰度 图像 。 可 假设道路是水 平地面 ， 并且有连续或点化 的车道标志线 。由于黑 色道路 和白
样， 采集信 号用期得到 了尽 量的缩短 ， 同时也不影响控制要 但 求（ 视频信号采集流程 如 图 ２ 。 ）
１ 摄像 头的 工作 方式
智能小车 行驶的路 面 ， 由黑 色路面 、 是 白色轨迹线 构成 ， 路面情况 简单 ， 不需要 高分辨率的路 面图像。因而降低图像分 辨率 ， 能减少 图像存储 占用 的空间 ， 加快 像处 理速度 ， 且 而 仍有 足够的信 息来控制智能小车 的行驶 。另 由于智能小车 的
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图 像 信 息
图 ４ 左 弯道图像信息
到轨迹线 ， 其算 法流程图如 图 ５ 。
３２ 道 路 曲率 的计 算 ＿
３ 图像信 息 的 处理
基于摄像头的智能小车寻迹系统设计
制式的复合全 电视信号 , 每秒输 出
帧 , 每帧分为偶场和奇场。黑白视频
图像信号 由图像信号 、消隐信号及 同
步信号共 同组成 。场 同步脉冲标志着
新 的一场 到来 。场 消 隐 区恰好跨 在一
场的结尾部分和下场的开始部分 , 得
等到场消 隐区过去 , 下场 的视频信号
才真正到来 。 制式的摄像头每秒
盯 肠 洲 肠 弱 孙 盯舫 洲转 弱肪盯转肠 科邪弱骆毖二”
器 幻器 创和弱 邪科义肠洲弱黔毖转 蕊弱黔肠毖科胎盯 肠郭马黔毖弱科邪洲 公弱孙交岛肠北蕊黔 肠弱洲北岛黔科毖芡 弱科肠舫毖节翁幻胎 肠岛黔马北科
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头
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器
图 摄像头采样 电路 图
提取 中心点
当前点取前 一个点的值
为获得 充足的图像信息 , 实现对
智能车准确控 制 , 图像采集每场 为
个点 。通过实验证 明 ,
的
图像能够得到满意 图像信息 。采集效
果如 图 所示 。图中数值为 一 表示
黑线所在位置 。
图像处理
了防止 场地 黑线 干扰 导 致控 制 出 错 , 需要对整幅 图像进行滤波处理 。 因为黑色指 引线是一条平滑连续的曲 线 , 因此对于 图像 中出现 的那些跳跃 性较大的点即可视 为干扰加 以去除 。
滤波方法有很 多 , 如 中值滤波对
图 插值算法流程 图
单 片机开销较大 , 因此本 系统采 用对 整 幅图像 进行较 为简单的插值处理 。 这样不仅 占用 时间少 , 而且也实 现 了对 实时控 制的要 求 。摄像头提取 到的近处黑线信息 出错 的概率 非常 小 , 因此利 用近处黑线的 中心偏差 , 对前 方的黑线 中心偏差进行插值滤 波 。其 滤 波 流程 图如 图 所 示 。插 值 滤波时 , 同时要注意小车在过急弯时 的情 况 , 因此要 对插值 后 的黑 线 中心 进行限幅处理 。
基于光电传感器自动循迹的智能车系统设计
第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来，机器人的开展已经普及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。
人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。
随着科学技术的开展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当兴旺，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些构造化环境简单的目标。
视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。
但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。
避障控制系统是基于自动导引小车〔AVG—auto-guide vehicle〕系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。
使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。
它可以分为三大组成局部：传感器检测局部、执行局部、CPU。
机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。
可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。
基于上述要求，传感检测局部考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。
智能小车的执行局部，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。
单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现准确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以准确调速，但单片机型号的选择余地较大。
《2024年自循迹智能小车控制系统的设计与实现》范文
《自循迹智能小车控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能化技术逐渐深入到各个领域，其中，自循迹智能小车作为智能控制技术的重要应用之一，在物流、安防、科研等领域有着广泛的应用前景。
本文将详细介绍自循迹智能小车控制系统的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计、实验结果及未来展望等方面。
二、系统架构设计自循迹智能小车控制系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块三部分组成。
传感器模块负责获取环境信息，控制模块负责处理传感器信息并发出控制指令，执行模块则根据控制指令驱动小车运动。
系统架构设计应遵循模块化、可扩展、可维护的原则，以便于后续的升级和维护。
三、硬件设计1. 传感器模块设计传感器模块包括超声波测距传感器、红外线避障传感器、摄像头等。
其中，超声波测距传感器用于测量小车与障碍物之间的距离，红外线避障传感器用于检测前方是否有障碍物，摄像头则用于获取环境图像信息。
这些传感器通过数据线与控制模块相连，实现信息的实时传输。
2. 控制模块设计控制模块是整个系统的核心，采用微控制器作为主控芯片，通过编程实现控制算法。
微控制器应具备高性能、低功耗、易于编程等特点。
此外，控制模块还应包括电源管理模块、通信模块等，以实现电源管理和与其他设备的数据交互。
3. 执行模块设计执行模块主要包括电机和驱动电路。
电机采用直流电机或步进电机，驱动电路则负责将控制模块发出的控制指令转换为电机的运动指令。
执行模块应具备高效率、低噪音、长寿命等特点。
四、软件设计1. 控制系统软件设计控制系统软件主要包括主控程序和各传感器驱动程序。
主控程序负责实现自循迹算法、避障算法等核心控制逻辑，传感器驱动程序则负责获取传感器信息并传输给主控程序。
软件设计应遵循代码可读性、可维护性、可扩展性等原则，以便于后续的升级和维护。
2. 算法设计自循迹算法是本系统的关键技术之一，通过图像处理和路径规划等技术实现小车的循迹功能。
避障算法则用于检测前方障碍物并规划避障路径，保证小车的安全行驶。
基于CMOS摄像头智能循迹系统设计
电子商务70本文介绍了一种基于面阵CMOS摄像头传感器的循迹智能车的软硬件结构和开发流程，以32位单片机STM32F103RCT6为核心控制器,通过单片机获得摄像头采集的路面信息和车速信息,采用数字PID控制策略和PWM控制技术,实时控制舵机转向和驱动电机根据路况进行调速,使智能小车沿标定的轨迹线快速平稳行驶。
随着社会经济和科学技术的进步，机电工程得到大力发展，电子控制技术(传感器技术、信息处理技术、测量技术与计算机技术)的应用也日渐成熟，汽车得到了不断的发展和改进，而且推动了汽车的智能化驾驶技术的发展。
现如今智能驾驶已经是全球很多大公司研究的方向，但面对复杂的驾驶环境，实现成熟的智能驾驶技术还有一段路要走。
目前实现智能循迹方式有多种(如：电磁循迹、摄像头循迹、红外探测循迹等)，不同方式有不同的特点，但摄像头循迹方式是最符合现实条件的。
本文便是针对CMOS摄像头循迹做出的设计总结。
1 系统工作原理基于STM32F103RCT6单片机的CMOS摄像头智能循迹系统由CMOS摄像头、直流电机、舵机、光电式车速传感器组成。
通过面阵CMOS摄像头来实现对路径识别，将COMS摄像头采集过来的图像信息送入STM32微处理器进行图像二值化、图像滤波然后找到道路的中线，从而根据路面信息来控制智能小车的行驶方向以及调整小车的速度变化。
小车的速度控制采用的是PID算法，通过安装的光电式车速传感器对小车的速度进行实时的监视,得到小车实际速度，可实现整个系统的闭环控制，使小车按照路面信息灵活行驶。
2 硬件电路设计智能循迹系统的硬件部分主要由电源模块、直流电机驱动模块、转向舵机驱动模块、测速模块、路径检测模块等组成。
系统框图如下图所示，采用STM32F103RCT6作为中央控制器。
2.1 电源模块CMOS摄像头智能循迹小车的硬件电路由一节7.2V、2000mA的充电电池提供，因为系统硬件的不同模块，对电量的要求不同，所以需要通过稳压和降压将7.2V的电池转成各个模块所满足的工作电压，保证各个都能模块正常、安全、高效的工作。
基于CMOS图像传感器的视觉导航智能小车设计
基于CMOS图像传感器的视觉导航小车设计摘要89C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。
这里介绍的是如何用89C51单片机来实现兰州理工大学的毕业设计，该设计是结合科研项目而确定的设计类课题。
本系统以设计题目的要求为目的，采用89C51单片机为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。
整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要有：(1)通过编程来控制小车的速度；(2)传感器的有效应用；(3)CMOS图像传感器关键词：80C51单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车An intelligence electricity motive small carbased on CMOS image sensrAbstract89C51 is a 8 bit single chip computer. Its easily using and multi-function suffer large users. This article introduces the LUT graduation design with the 89C51 single chip computer. This design combines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 89C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze.The adoption of technique as:(1)Reduce the speed by program the engine；(2)Efficient application of the sensor;(3)CMOS image sensor.Keywords:89C51 MCU, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car目录一、系统设计要求................................................ - 1 -1.1 任务.................................................... - 1 -1.2设计相关要求............................................. - 1 -1.2.1 基本要求........................................... - 1 -1.2.2 主要技术指标....................................... - 1 -二、系统方案论证与选择.......................................... - 1 -2.1 系统基本方案............................................ - 2 -2.2系统各模块的最终方案..................................... - 7 -三、系统的硬件设计与实现........................................ - 8 -3.1系统硬件的基本组成部分................................... - 8 -3.2主要单元电路的设计....................................... - 9 -3.2.1电源电路........................................... - 9 -3.2.2控制电路.......................................... - 10 -3.2.3循迹探测电路...................................... - 13 -3.2.4边缘检测电路...................................... - 17 -3.2.5电机驱动电路...................................... - 19 -3.2.6 PWM调速.......................................... - 20 -3.2.7舵机控制电路........................... 错误!未定义书签。
基于摄像头的自动寻迹智能车控制系统设计
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：本文介绍了基于飞思卡尔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、硬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：A0 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、路径规划和运动控制。
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，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，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、磨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，采用路径搜索算法进行寻线判断和速度分析，然后做出控制决策，控制转向舵机和直流驱动电机的工作[1-4]。
智能车通过实时对自身运动速度及方向等进行调整来“沿”赛道快速行驶。
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。
自动控制器是以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128（简称S12）为核心，配有传感器、电机、舵机、电池及相应的驱动电路，在保证智能车可靠运行前提下，电路设计应当尽量简洁紧凑，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两部分，系统基本控制过程如图1所示。
图1 系统基本控制流程2系统硬件结构本设计中系统的硬件结构大致可以分为以下几个模块，如图2所示。
基于COMS摄像头的智能循迹车系统设计
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图 ５智能车 Ｐ Ｉ Ｄ控制 的阶跃响应
２ ０ １ ５年 ６月 下
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参 考文 献
［ １ ］ 卓睛 。 黄 开胜。 邵贝贝． 学做智能车： 挑战 “ 飞思卡尔”杯 ［ Ｍ ］ ． 北京： 北京航 空航天 大学出版 社， ２ ０ ０ ７ ． ［ ２ ］ 李 国桂． 基于 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ摄像头的智能车路径跟踪系统设计 ［ Ｊ ］ 现 代电子技术， ２ ０ １ １ ， ３ ４ （ １ ８ ） ： １ ２ — １ ４ ． ［ ３ ］ 刘鸣 ， 张翰林 ， 隆 昌宇． 基于 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ传感器 的智 能车赛道 自 动 寻迹 系统 ［ Ｊ ］ ． 光机 电信息， ２ ０ １ ０ ，２ ７ （ １ ０ ） ： ５ ９ － ６ ２ ． ‘ ［ ４ ］ 孙备 ， 王烁． 王勇． 基于 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ摄像头 的寻迹智 能样 车的研 究与实现 ［ Ｊ ］ ． 机 械制造， ２ ０ １ ３ 。 ５ １ （ ５ ８ ３ ） ： ３ ２ － ３ ４ ． ［ ５ ］ 李旭东 ， 廖 中浩． 基于 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ摄像头的智能车控制系统设计 及 实现 ［ Ｊ ］ ． 吉林 大学学报， ２ ０ １ ３ ， ３ １ （ ４ ） ： ４ １ ４ － ４ １ ８ ． ［ ６ ］ 于少东 ， 黄丹平， 田建平． 基于 Ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ Ｓ Ｋ ６ ０的智能车控制 系统设 计［ Ｊ ］ ． 四川理工学院学报， ２ ０ １ ４ 。 ２ ７ （ ５ ） ： ３ ７ — ４ ２ ． ［ ７ ］ 李鹏勃． 基于Ａ Ｒ Ｍ的智能车控制系统开发研究 ［ Ｄ ］ ． 兰州： 兰 州理 工大 学 ， ２ ０ １ ３ ． ［ ８ ］ 晏小刚． 基 于电磁 技术 的智 ｆ ￣ ｇ ｄ ， 车运行控制的研究 ［ Ｊ ］ ． 中山大学研 究生学刊， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ３ ） ： ７ － ９ ． 作 者简介 ： 朱慕涵 （ １ ９ ９ ４ 一） ． 男， 江苏科技大学 电气与信息工程学院本 科在读 ， 研究领域为 ：检测与智 能控制 。
基于摄像头传感器的智能车循迹算法设计方案
基于摄像头传感器的智能车循迹算法设计方案智能车循迹算法设计是一个面向摄像头传感器的重要问题。
在该设计方案中，我们将使用摄像头传感器获取实时图像，并通过算法对车辆的行驶轨迹进行识别和监控。
1.硬件配置首先，我们需要准备一辆小型车辆，安装上摄像头传感器，以便获取行驶过程中的实时图像。
摄像头传感器应具备高清晰度、广角和长距离拍摄等特点，以确保获得准确的图像信息。
2.图像采集和处理摄像头传感器将连续获取车辆行驶过程中的实时图像，这些图像将用于车辆循迹算法的识别和处理。
在图像采集过程中，需要优化传感器的曝光、对焦和白平衡等参数，以确保图像的清晰度和准确性。
在图像处理方面，我们可以借助计算机视觉技术，使用图像处理算法对采集到的图像进行预处理。
预处理的目标是提取图像中的目标物体，并将其转换为二值图像，以便后续的轨迹识别和分析。
3.循迹算法设计循迹算法是整个智能车循迹系统的核心。
其主要任务是通过分析图像中的车道线信息，实现车辆的自动循迹。
在循迹算法的设计中，我们可以采用以下步骤：步骤1：车道线检测步骤2：车道线跟踪检测到车道线后，接下来需要对其进行跟踪。
可以使用基于Hough变换或RANSAC算法的直线拟合方法，通过拟合检测到的车道线点集，得到车道线的方程参数。
步骤3：车辆偏离检测根据车道线的方程参数，可以计算出车辆与车道线之间的距离，进而判断车辆是否偏离了轨迹。
如果车辆偏离了轨迹，可以通过调整车辆的方向盘或驱动电机，使车辆重新回到正确的行驶轨迹上。
4.实时控制和反馈在循迹算法的实现中，需要实时控制车辆的转向和行驶速度。
可以通过与车辆的控制系统进行接口设计，将算法计算得到的转向角度和速度信息传递给车辆控制系统。
总结基于摄像头传感器的智能车循迹算法设计方案，包括硬件配置、图像采集和处理、循迹算法设计和实时控制与反馈等关键步骤。
通过对摄像头传感器获取到的图像进行车道线检测、跟踪和车辆偏离检测，可以实现智能车的自动循迹和行驶控制，提高行驶的准确性和安全性。
基于CMOS摄像头的智能寻迹车的设计与实现
第29卷第5期2008年10月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No 15Oct .2008收稿日期作者简介云 康(—),男,河南杞县人,助教,主要从事自动化测量、测试与控制系统方面的研究文章编号:1002-5634(2008)05-0055-03基于CM O S 摄像头的智能寻迹车的设计与实现云 康1,高 超2(1.郑州轻工业学院,河南郑州450002;2.电子科技大学,四川成都610054)摘 要:分析了自动寻迹智能车的几个关键实现技术,给出了一种采用C MOS 摄像头检测方式的智能车的电路设计、控制算法和软件流程.测试结果表明该车能够准确跟踪引导线运行.关键词:摄像头检测;微控制器;P WM 控制;智能车中图分类号:TP242.6 文献标识码:A 智能车又名轮式移动机器人,可作为安装有特定设备的交通载体,使用在科学探索、工业生产等领域.目前智能车的研究重点主要集中在视频检测及目标检测、跟踪、避障等方面.笔者主要针对具有黑色引导线并带有弯道、坡道等的特定道路,设计出能够自动识别路径并跟踪行驶的智能模型车,如图1所示.图1 智能车示意图1 系统设计将汽车工业中实际用于中央车身电子、底盘安全及动力总成控制的飞思卡尔公司16位处理器MC9S12DG 128引入到智能车的开发中,提高智能车的整体控制性能.设计思路为:由安装在智能车前端的摄像头拍摄车体前方道路,从拍摄的道路图片中提取黑色引导线信息送到智能车控制器,判断车身相对前方引导线位置,如有偏离则根据算法控制舵机进行方向调整,同时控制驱动电机跟踪引导线稳定行驶.系统结构如图2所示[1-2].图2 系统结构框图2 关键技术分析与硬件设计系统的关键技术在于道路引导线信息的提取.硬件电路主要围绕引导线检测、车辆控制、电源保障等几个方面设计.2.1 电源模块电源模块为系统其他各电路运行提供电源保障.车载主电源为1块7.2V,2A /h 可充电镍镉蓄电池.由于电路主板、驱动电机、摄像头分别需要5,6,8,12V 等电压供电,分别采用7805,7806,7808和一块VS1开关型DC -DC 升压集成电路实现.2.2 道路检测模块该模块主要实时拍摄车体前方道路,并提取前方引导线相对于智能车的偏移量、方向、曲率等信息,以实现智能车自动沿引导线运行.用摄像头拍摄车体前方的道路,得到由黑色引:2008-07-09:1982.导线和白色路面组成的图像.引导线和路面的黑白二色在图像中就体现在其灰度值的大小差异上,摄像头中的图像传感器芯片将各点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值通过视频信号端分场逐行输出.利用控制器采样图像中各点的电压值,就可以判断出引导线的位置、形状等信息[3].系统采用1/3Omni V isi on C MOS 传感芯片的黑白摄像头,隔行扫描P A L 制式,场频为50Hz,分辨率为320电视线,即摄像头每秒钟输出50场图像,每场图像分320行输出.由于智能车始终在运行,可将摄像头奇偶场作为2幅图像来处理,复合视频信号由摄像头信号端输出.另外,系统采用LM1881专用视频同步信号分离芯片从摄像头输出的复合视频信号中提取出行同步脉冲、场同步脉冲、奇偶场换场信号等图像的换行和换场的同步信息.由摄像头、LM1881电路和S12控制器构成的智能车视频采样电路如图3所示.图3 视频采样电路视频采样原理为:当PS1引脚电平发生翻转时,表明新的一场图像到来,图像采样开始;当PT0引脚检测到一个行同步信号上升沿,表明新的一行图像数据开始输出,S12控制器启动对AD0引脚的摄像头视频信号进行采样,直到下一个行同步信号到PT0引脚为止,表示对该场中的这一行图像采集结束;控制器反复执行上述步骤,就可以将一场图像320行信息全部采集出来.2.3 舵机驱动模块该模块主要控制智能车根据引导线形状进行转向.舵机本身是一个位置随动系统,由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路组成.通过内部设计使舵盘输出转角正比于给定的控制信号.该系统舵机型号为F U T ABA S3020.控制信号是周期为20m s 的P WM 信号,脉冲宽度决定舵机输出的转角 电机驱动模块车身后置驱动电机是整个智能车的动力来源,采用RS -380直流电机.使用H 桥驱动电路控制电机加速运行、减速制动,控制端信号为两路P WM 信号.为使电路简单,采用MC33886集成全桥驱动芯片,驱动电路设计如图4所示.图4 电机驱动电路图2.5 速度检测模块为使智能车在急转弯时不至于速度过快而冲出道路,控制器除需控制前轮转向外,还需控制车速.该模块采用光电透射式检测方法,将具有齿槽结构的圆盘固定在智能车后轮轴上,圆盘转动时,光电传感器输出脉冲信号,通过整形后送至MC9S 12DG128控制器,计算智能车当前运行速度,并根据采样到的引导线形状调整当前智能车的运行速度.3 软件设计3.1 开发软件开发软件采用F reescal 公司的产品Code W arrior4.0.Code W a rrior f or S12是Free sca l 公司为S12系列处理器提供的嵌入式应用开发软件包,包含集成开发环境I D E 、处理器专家系统、全芯片仿真等,是一款功能强大的图形化编程软件[4].3.2 控制算法将摄像头安装在车体前部中间位置,调整摄像头的安装高度、前倾角和焦距,使所拍摄道路图像清晰,有效视场宽约40.0c m ,有效前瞻距离约50.0c m ,已知引导线宽2.5c m.由摄像头测试可知,摄像头输出的每场320行信号中,第23行到310行为视频信号,前22行和后10行为场消隐信号,即摄像头每场会扫描产生288行有效视频信号,也就是说摄像头在纵向有288个像素的分辨能力.在视频区域中每行信号持续时间相同约64.0μs,行同步脉冲持续约 4.7μs,所以每场图像单个视频信号行中有效视频持续的时间约57.3μs .通过对S12控制器AD 时钟频率设置,AD转换时间可设为μ[5],所以每行可采样点数为个该智能车每场最大可获得×像素分辨率的图像数据65 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2008年10月.2.4 1.4s 40.28840.尽管通过图像处理可以获得更多的道路信息,但会增大S12控制器的数据存储和处理负担.为了简化过程,也可以只使用图像中的一行数据提取引导线位置.提取引导线位置主要有2种方法:一是将图像一行数据中灰度值最低点位置作为引导线中心位置;二是从动态阈值二值化后的图像中进行提取,寻找图像中每行连续黑点最多的一段,以该段中心点的位置作为引导线中心位置.在所采集行40个采样点中,以第20个点为智能车车身位置,提取出引导线中心位置[6-7]所在点,记为x,引导线与车身偏差记为e (x ),e (x )=x -20,则e (x )值从-19到20,共有40种情况.若e(x)=0,表示前方引导线位置与车身位置重合,舵机不输出转角,智能车直行;若e (x )<0,表示前方引导线位置在车身位置左侧,则舵机输出转角驱动智能车左转;同理e (x )>0,表示引导线位置在车身位置右侧,则舵机输出转角驱动智能车右转.同时兼顾当前车速调整驱动电机控制P WM 信号,以使智能车回到引导线的正上方,达到稳定跟踪道路引导线的设计要求.具体参数见表1.表1 控制参数表引导线位置偏差e (x)值方向舵机转角/(°)驱动电机P WM /%1-19右偏-36.474.802-18右偏-34.666.96……………20正上方0.086.27……………3919左偏34.666.964020左偏36.474.803.3 程序流程主程序采用和P LC 相似的周期性检测控制思想.控制器每检测到摄像头的换场信号,便调用一次视频采样程序和车速检测程序,根据得到的引导线和车速数据,调用舵机和驱动电机控制程序对智能车的运行状态进行实时控制,以完成循线运行的要求,如图5所示.图5 主程序流程图4 结 语测试表明,采用MC9S12DG 128控制器和C MOS 摄像头检测方式设计并试制的智能寻迹车,检测范围宽,前瞻性强,舵机转向流畅,车体跟踪引导线准确.参 考 文 献[1]黄开胜,金华民,蒋狄南.韩国智能模型车技术方案分析[J ].电子产品世界,2006,14(5):150-152.[2]浦东兵,孙英娟,周光有,等.一种嵌入式智能寻迹机器人设计[J ].微计算机信息,2008,24(3-2):241-242.[3]卓晴,王<,王磊.基于面阵CCD 的赛道参数检测方法[J ].电子产品世界,2006,18(7):143-145.[4]邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M ].北京:清华大学出版社,2004:243-255.[5]王威,胡继云,郑维,等.HCS12微控制器原理及应用[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2007:155-181.[6]邱寄帆.移动机器人寻线导航系统的设计与实现[J ].微计算机信息,2006,22(9-2):201-203.[7]万永伦,丁杰雄.一种机器人寻线控制系统[J ].电子科技大学学报,2003,32(1):48-51.Design an d R ea l i za t ion of Autotra ck i ng Sm a r tcar Ba sed on C MO S C a m eraY UN Kang 1,G A O Chao 2(1.Zhengzhou University of L i ght I ndustry,Z hengzhou 450002,China;2.Unive rsity of Elec tronic Science and Technol ogy of China,Chengdu 610054,China )Ab stra ct:Severa l key technol ogies of the aut otracking s ma rt ca r are analysed .A way of using C MOS ca m era detection m ethod of the rea l 2z f ,,f T y yK y ;2;WM ;75第29卷第5期云 康等: 基于C MOS 摄像头的智能寻迹车的设计与实现 i ati on o the s ma rtca r c ircu it co n tro l algo rith m s an d s o t w are p r o cesses is g i ven .est resu lts in d ica tes t h at the ca r is ab le t o track the gu ide lin e accu ratel and stab l.e w or d s:ca m era de t ec tion m icro con tro ller P co n tro l s ma rtca r。
自循迹智能小车控制系统的设计与实现
自循迹智能小车控制系统的设计与实现一、引言随着科技的不断发展，智能小车在工业自动化和机器人领域得到了广泛的应用。
自循迹智能小车作为这一领域中的重要应用之一，具有广泛的应用前景。
本文将探讨。
二、自循迹智能小车的原理自循迹智能小车是通过图片识别及算法判断来实现自动行进的智能车辆。
其原理基于图像处理技术和机器学习算法，通过识别地面上的线路图案，来判断车辆的行进方向。
三、1. 硬件设计自循迹智能小车的硬件设计主要包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于获取地面图案的图像信息，控制器用于接收处理传感器的数据，并通过执行器来实现小车的运动。
2. 软件设计自循迹智能小车的软件设计主要包括图像处理算法和控制算法。
图像处理算法使用计算机视觉技术，通过分析图像中的线路信息来确定行车方向。
控制算法根据图像处理的结果，对小车进行控制，让其按照预定的路线行驶。
3. 系统集成与调试将硬件和软件进行集成，并进行系统调试。
在此过程中，需要对传感器的位置、灵敏度等进行调整，以确保能够获取准确的图像信息。
同时，还需要对图像处理和控制算法进行调试，以确保小车能够按照预定的路线行驶。
四、实验结果与分析在实验中，我们设计了一个自循迹智能小车，并进行了多组实验。
实验结果表明，我们设计的自循迹智能小车能够准确地识别地面上的线路图案，并按照预定的路线进行行驶。
实验结果也表明，我们设计的自循迹智能小车具有较好的鲁棒性，能够适应不同复杂度的线路图案。
五、未来展望自循迹智能小车作为智能化工业自动化领域的重要应用，具有广泛的应用前景。
未来，我们将继续改进自循迹智能小车的识别算法和控制算法，提高其识别和控制的精度和效率。
同时也将尝试将自循迹智能小车应用于实际工业生产中，为提高生产效率和降低人工成本做出贡献。
六、结论本文对进行了探讨。
通过硬件的设计和软件的开发，我们成功实现了一个能够准确识别地面线路图案并按照预定路线行驶的自循迹智能小车。
实验结果表明，我们设计的控制系统具有较高的精度和鲁棒性。
基于 CMOS 数字摄像头检测路径的智能小车设计
基于CMOS数字摄像头检测路径的智能小车设计毛堃1，樊月珍1，钱桦1，刘桂林1（1．北京林业大学工学院，北京100083）摘 要： 以Freescale公司的MC9S12DG128作为系统的核心控制处理器，通过CMOS数字摄像头获取前方赛道信息，采用二值化法提取赛道黑线，通过采用特殊的算法来判断赛道的大致变化趋势，从而实现小车提前转向，并根据路况的不同而为小车分配以不同的速度。
实验结果表明，小车能够稳定地自动寻线。
关键词：单片机，CMOS数字摄像头，图像采集，速度，斜率文献标识码：A 中图分类号：TP302Design of Auto Route Identified Vehicle Model Based on CMOSMao Kun1 ，Fan Yue-zhen1 ，Qian Hua1 ，Liu Gui-lin1（1．Institute of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）Abstract: Freescale MC9S12DG128 processor was used on an Auto Route Identified Vehicle Model. The vehicle model obtains the track image through a CMOS digital camera. It uses binarization method to get black line. Smart car analyzes the road conditions ahead through a specific algorithm so that it can easily adjust its velocity according to different conditions. The experimental results show that the method was reasonable.Keywords: Freescale MCU, CMOS digital camera, image acquisition, velocity, slope0 前言“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛是由教育部批准并委托自动化专业教学指导分委会主办，飞思卡尔公司协办，面向全国大学生的重要赛事。
基于SMOS传感器的自主循迹智能小车系统设计
摘要“飞思卡尔”智能车是机电一体化的典型产物，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。
在整个智能车控制系统中，如何准确地识别道路及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。
本文详细介绍了一种利用CMOS摄像头作为传感器获取路径信息，并能够自动寻迹行驶的智能车的制作过程。
本次制作的智能车采用比赛统一的车模，利用Freescale的16单片机MC9S12XS128作为控制器，对CMOS摄像头采集回来的图像进行分析，提取出黑线路径，并配合转向和速度的控制算法，使智能车能够自动寻迹行驶。
本文首先对智能车的硬件进行设计，达到了低重心、大前瞻、高稳定性的目标。
其次对系统的软件部分进行设计，利用动态阈值法分割处理采集到的图像，得到赛道信息，从而得到智能车的偏航角和偏航距离。
综合偏航角和偏航距离两个控制量对舵机进行控制，实现了入弯走内道，S弯直线冲过的目标，大大提高了智能车的弯道运行速度。
用光电编码盘检测智能车的运行速度，再根据赛道信息给定智能车的运行速度，运用增量式PID算法调节驱动电机转速，实现了电机的快速响应。
整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。
经过大量测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。
关键字：智能车；图像传感器；阈值分割；路径识别；Abstract"Freescale" intelligent vehicle is the typical electromechanical product, its professional knowledge involved in control, pattern recognition, sensing technology, automobile electronics, electrical, computer, machinery and so on many subjects. Throughout the intelligent vehicle control system, how to accurately identify road and real-time intelligent vehicle to control the speed and direction of the whole control system is the key. This paper introduces a kind of using CMOS cameras as sensor getting information, and can automatic path of intelligent vehicle driving tracing the production process.The production of intelligent vehicle USES the game models, use the unity of MC9S12XS128 Freescale microcontroller as controller, 16 of CMOS cameras acquisition back analysis is used to extract image, and work with black path to and speed control algorithm, make intelligent driving car can automatic tracing.In this paper, first, the hardware design of intelligent vehicle, reached a low center of gravity, large prospectie, high stability target. Secondly the software of the system design, the dynamic of segmentation threshold value method to collect images, processing circuit information, and thus get get intelligent car of yaw Angle and yaw distance. Comprehensive yaw Angle and yaw distance two control volume on steering gear control, realize the NaDao turn-in walk straight overshoot, S bending the target, greatly improving the smart car corners speed. Using photoelectric coding dish the running speed of intelligent vehicle detection circuit information given, then according to the running speed of intelligent vehicle incremental, using PID algorithm adjusting drive motor speed, and realize the fast response of the motor.The whole systems involve the mechanical structure adjustment, sensor draw circuit design and signal processing, control algorithm and the strategy optimization, etc. After plenty of testing, final existing system structure and various control parameters.Keywords：smart car; image sensor; threshold segmentation; road identification目录1 引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2智能车辆的产生与发展 (1)1.2.1 国外概况 (2)1.2.2 国内概况 (3)1.3 智能小车设计思路 (3)1.3.1 控制系统 (4)1.3.2 电源系统 (4)1.3.3 整车布局 (4)1.4 本文主要内容 (5)2 硬件设计 (6)2.1 摄像头的选型及安装方案设计 (6)2.1.1 摄像头的选型 (6)2.1.2 传感器的供电电路 (9)2.1.3 视频处理模块 (10)2.1.4 传感器安装方案设计 (11)2.2 模型车机械设计 (11)2.2.1 车体布局 (12)2.2.2 传感器支架的设计安装 (12)2.2.3 主板安装 (12)2.2.4 车模参数调整 (13)2.3 电路设计 (14)2.3.1 电源模块 (14)2.3.2 时钟模块 (15)2.3.3 最小系统板模块 (16)2.3.4 串口模块 (17)2.3.5 测速模块 (17)2.3.6 电机驱动模块 (18)2.3.7 抗干扰处理 (18)2.4 本章小结 (19)3 软件设计 (20)3.1 视频信号采集 (20)3.1.1 摄像头的工作原理 (20)3.1.2 采样分析 (22)3.1.3 采样时序 (23)3.1.4 中断分析 (24)3.2 路径识别与自动阈值 (25)3.3 软件抗干扰处理 (27)3.4 偏航算法 (28)3.4.1 摄像头测量距离标定 (28)3.4.2 舵机的控制方法 (29)3.4.3 偏航距离的计算 (30)3.4.4 偏航角的计算 (31)3.4.5 舵机的控制 (32)3.5 电机的速度控制 (35)3.5.1 电机的开环响应特性 (35)3.5.2 速度PID算法 (36)3.6 本章小结 (37)4 智能车的开发及调试 (37)4.1 开发工具机调试过程 (37)4.1.1 编译环境 (37)4.1.2 下载调试 (38)4.1.3 无线调试模块 (39)4.2 单片机的资源分配 (40)4.3 代码设计简介 (40)4.4 车模机械结构参数 (41)4.4.1 车模参数 (41)4.4.2 电路板参数 (41)4.5 本章小结 (42)5 总结与展望 (42)致谢 (44)参考文献： (45)附录 (46)1 引言1.1课题背景车辆与我们的社会生活息息相关，然而当今车辆的智能化发展还不是很迅速，特别是在安全性，智能化，车与路之间交互信息等方面。
基于摄像头的智能循迹小车控制算法设计
作者简介：刘晓萌（1982,05-)，女 ，汉族 ，安徽蒙城人，硕士研究生，主要从事高等职业院校计算机科学与技术课程的教学与研究
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2017年 27期
Technology科In技no创va新tio与n 应an用d Application
创新前沿
据 扫 描 到 的 赛 道 宽 度 ，判 断 是 否 符 合 真 正 赛 道 的 宽 度 ，消除噪 声干扰。
P ID 摘 要 ：智 能 循 迹 小 车 的 设 计 包 括 车 的 机 械 结 构 设 计 ，硬 件 电 路 设 计 和 控 制 算 法 设 计 三 个 方 面 。文 章 采 用 模 糊 控 制 和 算 法 进 行 电 机
和 舵 机 的 控 制 ，完 成 智 能 循 迹 小 车 的 控 制 算 法 设 计 。该 控 制 算 法 能 够 使 得 智 能 循 迹 小 车 在 指 定 赛 道 内 完 成 自 动 行 驶 的 功 能 ，达 到 设 计 要 求 。
智能车的控制芯片采用恩智浦公司的32位微处理器 MIK60FN1M，该 芯 片 具 有 GPI0 模 块 FTM 占空比(PWM)模 块 、 中断模块、A/D(模数)转换模块和串口通信(UART)模 块 。最小 系统模块包括输入电源、复 位 电 路 、下 载 接 口 以 及 50MHz有 源 晶振，单片机最小工作电压为3.3V 。
种 有 效 途 径 ，它 以 摄 像 头 为 路 况 监 测 传 感 器 ，完 成 在 指 定 道 路
上的不同任务。
智能循迹小车的设计与控制软件研发主要包含三个基本
方 面 [1-3]:机 械 结 构 的 设 计 、硬 件 系 统 的 搭 建 、软 件 系 统 的 编 写 。
机械结构调整模仿汽车的机械结构，包括重 心 调 整 ，前轮定位
基于STM32的智能小车摄像头循迹系统_毕业设计论文精品
基于STM32的智能小车摄像头循迹系统_毕业设计论文精品智能小车摄像头循迹系统是基于STM32单片机开发的一种智能控制系统，在汽车行驶过程中利用摄像头采集车辆所在位置信息，并根据此信息实现车辆的自动导航。
本文将介绍该系统的设计流程、硬件架构和软件开发。
一、设计流程1.系统需求分析：确定系统的功能需求，包括摄像头采集图像、图像处理和车辆导航等。
2.系统设计：根据需求确定系统的硬件和软件设计方案。
3.摄像头选型与接口设计：选择合适的摄像头模块，并实现与STM32的接口设计。
4.图像采集与处理：利用摄像头采集图像，并通过图像处理算法提取车辆所在位置信息。
5.车辆导航算法设计：根据图像处理的结果，设计车辆导航的控制算法。
6.系统实现与调试：将各个模块进行集成，完成系统的硬件搭建和软件编程，并进行调试和测试。
二、硬件架构该系统主要包括STM32单片机、摄像头模块、电机驱动模块和车辆控制模块。
1.STM32单片机：负责系统的整体控制和图像处理，并根据图像处理的结果发送控制信号给电机驱动模块。
2.摄像头模块：通过图像传感器采集图像，并将图像数据传输给STM32单片机进行处理。
3.电机驱动模块：根据STM32单片机发送的控制信号，控制车辆的运动方向和速度。
4.车辆控制模块：用于接收电机驱动模块发送的控制信号，并控制车辆的运动。
三、软件开发1. 嵌入式软件开发：使用Keil或IAR等开发工具，编写STM32单片机的软件程序，实现图像采集、图像处理和车辆导航等功能。
2.图像处理算法设计：根据摄像头采集到的图像，设计图像处理算法，提取车辆所在位置信息。
3.车辆导航算法设计：根据图像处理的结果，设计车辆导航的控制算法，计算控制信号发送给电机驱动模块。
4.系统集成与调试：将上述软件程序上传到STM32单片机，并将各个硬件模块进行连接和调试，确保系统能够正常工作。
综上所述，基于STM32的智能小车摄像头循迹系统是一种基于图像处理的智能控制系统，通过摄像头采集车辆位置信息并实现自动导航。
基于CMOS的智能小车视觉系统 的设计
基于CMOS的智能小车视觉系统的设计 摘要：本文主要介绍了基于CMOS数字图像摄像机在智能小车项目中构建视觉系统的应用。
首先介绍了智能小车视觉监控系统的硬件构成。
再叙述了视觉图像监控软件系统，该软件系统从功能上主要分成六个模块，整个软件系统通过六个模块协调工作，共同完成任务。
实验表明，本文所叙述方案设计的有效性和正确性，并具备一定参考和实用价值。
关键词：CMOS；视觉监控系统；障碍物识别 中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号： 1 前言 智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统。
智能小车对环境的感知能力要求智能小车具有环境感知传感器，随着机器视觉理论的发展以及视觉系统本身具有的优势，视觉传感器己是最重要的选择。
智能小车视觉系统的总任务是环境感知。
视觉感知是利用图像输入系统加上图像处理分析系统来完成的。
而其最主要和最基本的功能就是视频图像的检测识别和预警，即确定智能小车所观察各种复杂环境中是否出现障碍物，并对其安全行驶起到辅助作用。
本文主要针对自主开发的智能小车，选用新型高集成度的硬件设备，配合以VC++模块化程序设计的软件系统进行视觉系统的开发。
2 智能小车视觉系统硬件的构成 2.1 智能小车视觉系统硬件设计思想 智能小车的视觉系统是要为智能小车开发具有类似人类视觉能力。
智能小车视觉系统是模仿人类的视觉系统进行搭建。
是以计算机为中心，由视觉传感器、图像采集卡等构成。
2.2 硬件选用 根据智能小车的自身特点，要求其视觉系统平台的搭建满足体积小、重量轻、功耗小、高适应性、成像速度快、可靠传输性强、性价比高等特点。
经过综合考虑本实验选用MVC1000SA数字摄像机，并同时选配LM12JCM的光学镜头。
MVC1000SA 数字摄像机是由CMOS数字图像传感器芯片、芯片外围电路及集成的显示控制器的图像采集卡构成。
通过Gigabit Ethernet数字接口，连接于计算机的千兆网卡和计算机进行数据的通信。
基于CCD摄像头智能循迹小车的研究与开发
基于CCD摄像头智能循迹小车的研究与开发冯谣【摘要】In this paper,in order to realize the tracking of the intelligent track car on the designated track,the hardware design,circuit design and control algorithm in the course of the design and development of the track car are de-scribed in detail in this paper.The vehicle obtains the current road condition by analyzing and processing the image infor-mation collected by the CCD camera,controls the traveling direction through the steering gear,and controls the driving of the track car through a closed-loop incremental PID control method.The experimental results show that the intelligent tracking car can achieve better tracking function in actual operation,performs well under different lighting conditions,and has strong anti-interference ability and stable operation.%为实现智能循迹小车在指定赛道上的循迹行驶,详细阐述了循迹车设计开发过程中的硬件设计,电路设计以及控制算法的研究.循迹车通过分析处理CCD摄像头采集到的图像信息获得当前道路情况,舵机进行行进方向的控制,闭环增量式PID控制方法进行驱动控制.结果表明,智能循迹小车在实际运行过程中能够较好的实现循迹功能,在不同的光照条件下,整车抗干扰能力较强,运行情况较为稳定.【期刊名称】《浙江交通职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(019)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】智能车;自动循迹;摄像头【作者】冯谣【作者单位】浙江交通职业技术学院,杭州311112【正文语种】中文【中图分类】U463.60 引言以“恩智浦杯”全国大学生智能车比赛为背景，以设计开发一辆基于CCD摄像头的智能循迹小车为目标，介绍了智能循迹小车在研究开发过程中的硬件设计与算法实现。
基于CMOS摄像头的循迹智能小车控制系统设计
基于CMOS摄像头的循迹智能小车控制系统设计
李万敏;王彦
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2015(0)7
【摘要】设计并实现了一种利用数字式CMOS摄像头采集路面信息的智能小车控制系统.以16位单片机MC9S12XS128为核心控制器,单片机获得摄像头采集的路面信息和车速信息,采用数字PID控制策略和PWM控制技术,实时控制舵机转向和驱动电机根据路况进行调速,使智能车沿标定的轨迹线快速平稳行驶.
【总页数】2页(P81-82)
【作者】李万敏;王彦
【作者单位】兰州工业学院汽车工程学院,甘肃兰州730050;兰州工业学院汽车工程学院,甘肃兰州730050
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于单片机的声音循迹智能小车控制系统设计 [J], 张剑枢;马晓冬;刘志国;金文海;赵洪波;赵智慧
2.基于CMOS摄像头循迹的四轮智能车控制系统设计 [J], 吴西伟;沈世斌
3.基于LDC1000电感数字传感器的自动循迹智能小车控制系统设计 [J], 曹建平;雷丹;郭磊
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5.基于MSP430可循迹智能小车控制系统设计 [J], 杨楠;王恩泽
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的循迹行驶。在实验中，将供电电压提升至６５Ｖ后扭力达到７．０ｋｇ・ｃｍ，
动作速度０．１ ４＋０．０２ｓ／６０。，从而使小车循迹Ｓ弯时舵机响应灵敏度有
很大提升。同时为了能够大幅提升舵机ＰＷＭ的控制周期，细化ＰＷＭ
控制量，达到输出１ ６位ＰＷＭ舵机控制信号，将ＭＣ９Ｓ１ ２ＸＳｌ ２８的两
转向角为输出变量Ｕ，然后通过改变输出ＰＷＭ占空比来改变。
（ＰＷＭ）实现的。舵机工作原理类似。
转向控制嚣． 驱动电机控制
。——ＪＬ—一 转向舵机，
．．．．．．．．ｊＩ：．．．．．．一 直流驱动电机．－
１２路径信号检测采集模块 此模块是通过摄像头采集并反馈行驶的路况信息。摄像头的的选
驱动／转向控制．
择主要有以下几个参考指际：分辨率、视野大小、成像清晰度、色彩对
应用科技
基于ＣＭＯ Ｓ摄像头的循迹智能小车控制系统设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ＣＭＯＳ－＿＿－ｂａｓｅｄ
Ｓｍａｒｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｍ
Ｌｉ
李万敏王彦 Ｗａｎｍｉｎｇ Ｗａｎｇｙａｎ
７３００５０） ７３００５０）
（兰州工业学院汽车工程学院，甘肃兰州
比度、功耗、质量和体积。综合考虑后采用ＯＶ５１ １ ６数字摄像头。它
２８
罔１系统结构图
工作原理．电源模块给所有用电Ｂ髟哄电，单片机ＭＣ９Ｓ１ ２ＸＳｌ
采用５Ｖ操作电压，输出行中断信号，场中断信号，图像模拟信号，图
将路径信号检测采集模块采集的道路隋况以及小车速度反馈信息汇集并 进行分析处理，然后发出控制命令，传送信号到电机驱动模块来执行速
表１智能小Ｉｉ硬件模块需求叫ｆ啪＇兄
模块名称一
单片机Ｍｃｇｓｌ２ＸＳｌ２８， 需球电压一
５Ｖ． ；Ｖ－ ５Ｖ． ５Ｖ‘。
模块名称．
舵机驱动模块． 电机驱动模块． 编码器供电． 绫性ｃｃＤ一
需求电压． ５Ｖ《５仉
３Ｖ一７ ５Ｖ． ５Ｖ． ２Ｖ．．
路径信号检畏Ｉ采集模块ｔ
Ⅳ０外设， 常用Ｉｃ芯片．
在电路设计当中，单片机设计为独立供电，因单片机与其他负载
用，２００７．
Ｉ到４程ｆ芋流程陶
【５】卓晴，黄开胜，邵贝贝．学做智能车：挑战”飞思尔”杯【Ｍ列ｔ京：北京航空 航天大学出版社，２００７
【６】郅贝贝．单片机嵌入式应用的在线开发方法［ＭＩ．北京：清华大学出版社，
２００４．
２２路径信息识别算法 路径信息识别先要图像采集然后再图像处理。图像采集使用
万方数据
本文论述了应用１６位单片机ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８实现摄像头自动循
控制智能小车最优化运行，是实时采集当前的路况信息以及运行
信息，及时操作舵机和驱动电机的工作，调整速度和转向。单片机的控 制程序软件设计是在ｍｅｔｒｏｗｅｒｋｓ ｃｏｄｅｗａｒｒｉｏｒ编程环境下，应用Ｃ 语言编程完成的。流程如图４所示。
迹智能车制作。在实验中对各个参数进行不断调试，使该智能车循迹灵
（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ
ｌ摘要ｌ设计并实现了一种利用数字式ＣＭＯＳ摄像头采集路面信息的智能小车控制系统。以１６位单片机ＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８核心控制器，单 片机获得摄像头采集的路面信息和车速信息，采用数字ＰＩＤ控制策略和ＰＷＭ控制技术，实时控制舵机－辛毒‘向和驱动电机根据站嘏谜：行调速， 使智能车沿标定的轨迹线决速平稳行驶。
分离出检测对象物，分离图形和背景为二值图像。像素的图像坐标即二 维数组的行数和列数，根据黑线边缘的图像坐标，就确定黑线的位置。 ２３舵机和驱动电机控制算法 本设计中控制舵机转角是采用了模糊控制算法来完成的。智能小
车的模糊控制采用二维模糊控制器，输入变量Ｅ、Ｅｃ，分别为传感器给 出的智能车位置和道路中心的横向偏差和偏差的变化率，从而得出前轮
个８位ＰＷＭ发生器ＰＷＭＯ、ＰＷＭｌ级联。级联后舵机ＰＷＭ的调节
范围非常大，从而有效的保证了转向控制精良６ｋ ２智能小车控制方案没计 ２１智能汽车软件设计
了车速传感器，实时测出智能车的速度，ｉ虱拉度传感器检测出的速度
值调整电机的ＰＷＭ占空比，实现对速度的闭环控制。
３结论
本设计中采用ＰＩＤ控制实现对速度的闭环控制。智能小车上安装
度改变，传送信号到舵机驱动模块后执行转向动作，然后重复以上动
像二值化数字信号ＳＵ、ＳＵＯ，图像动态阈值镜像信号等五条信号缨５ｌ。
１３电机驱动模块 电机驱动采用ＢＴＮ７９７１作为驱动芯片。ＢＴＮ７９７１芯片集成度很 高，每一片就是一个半桥，本设计使用两片ＢＴＮ７９７１组成了一个Ｈ全 桥电动机驱动电路，具体方案如图３所示。
运行。在独立为单片机供电电路中采用ＡＭＳｌ １１ ７－３．３来为单片机提 供降压稳压供电，其稳压电路如图２所示。
果。本文以未来智能汽车的微缩模型小车为基础，应用１ ６位单片机
ＭＣ９Ｓ１ ２ＸＳｌ ２８设计了一种控制系统。
１
智能小车系统的硬件部分没计
智能小车的硬件设计包括单片机ＭＣ９Ｓ１ ２ＸＳｌ ２８、供电电源模
动机的正／反转调速。 １．４舵机．驱动模块 舵机驱动采用￥３０１ ０型舵机，该舵机的额定工作电压为６Ｖｏ系统 的稳定关键在于舵机的响应时间，其作用主要使智能小车达到稳定平滑
精度为１ ５００ｍｍ
５００ｍｍ。采用的位置算法为黑线边缘检测方法。图
像信息通过摄像头采集后存储在一个二维数组ｉｍａｇｅ［ｉ］［ｊ］ｑｂ，并从图像中
作。最终实现智能小车自动识别蹦圣和循迹前进。
１１电源模块设计 智能小车是依靠电能工作的，因此电源模块是整个硬件系统稳定 工作，智能小车正常行驶的前提。各个系统硬件电压需求并不相同，如 表１所示，为满足正常工作需要，本系统采用规格为７．２Ｖ，２０００ｍＡｈ 的镍铬充电电池。根据实际使用经验来看，在电池充满电时，其电压能 达到８．２Ｖ左６＂ｏ
敏，系统响应快，动力性能和转向性能良好，反复测试后平均速度能达 到２．６ｍ，ｓ。
渗考文阑
【１】ＭＣ９Ｓ１２ＤＧｌ２８ Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｓｅｒ Ｇｕｉｄｅ【ｚ】．Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ Ｓｅｍｉ～Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｌｎｃ，２００５．
【２】韩毅，杨天．基于ＨＣＳｌ２单片机的智能循迹模型车的设计与实现． 【３】王晓明．电动机．白匀单片机控制【Ｍｊ．北京：北京航空航天大学出版社，２００２． 【４】吴斌化＇黄卫能程磊，杨明．基于路径识别的智能车系统设计Ｕ】．电子技术应
ｐ器枣词智能车；ＣＭＯＳ摄像头；蹈轻识别；ＰＩＤ控制
ＩＫｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｍａｒｔｃａｒ；ＣＭＯＳｃａｍｅｒａ；ｐａｔｈｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ
智能汽车是社会发展交通现代化的重要标志之一。可以集路况检
测、道路规划、自动巡航、信息共享等诸多功能于一体的综合智能机 械，可以在循迹标志的导引下，自动规划并随时修正路线后以恰当的速 度行驶，自动避障前进，可以具有很高的控制实时性，提高道路使用效
『Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｗｏｄｕｃｅｓ山ｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ
ｏｆｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｆａ ｓｍａｒｔ ｍｏｄｅｌ ｃａｒ，ｗｈｉｃｈ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ＣＭＯＳ
ｃａｌ－ｎｅｒａ
ａｓ
ｔｈｅ ｒｏａｄ ｉｎｆｏｎ－ｎａｄｏｎ ｃ０１ｌｅｃｔｏｒ
１６一ｂｉｔ—ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐＭＣ９Ｓ１２ＸＳｌ２８ｉｓａｄｏｐｔｅｄａｓｔｈｅｃｏｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｃａｒｓｐｅｅｄ，ｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｃａｍｅｒａ，ｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ
块、路径信号检测采集模块、舵机驱动模块、电机驱动模块和速度检测
与调节模块等。结构示意图如图１ Ｅｒ－示．：
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另外，在智能小车运行过程中，电动机的速度是根据传感器的反 馈，单片机的控制随时调整的。要实现电机调速，不能像玩具四驱车一 样使用恒定电压对电动机供电，电动机的控制是用脉宽调制信号
一幽～～……
目３
ＢＴＮ７９７ １
并联时，其他负载的变化会引发单片机供电问题，使小车系统无法稳定
Ｈ令桥电动机驱动电路
万方数据
｝霍３塑技凰。
控制电机的供电电压的大小是通过改变从单片机输入到芯片的
０Ｖ５１ １
６数字摄像头，操作电压为５Ｖ，检测频率为５０次／ｓ，检测空间
ｘ
ＰＷＭ的占空比来完成的，进而完成对电机转动速率的控制。图中Ｎ３、 Ｎ９为输入的ＰＷＭ，ＯＵＴｌ和ＯＵＴ２分别接电动机的两极，可控制电
ｂｙｓｉｎｇｌｅ——ｃｈｉｐ．ＤｉｇｉｔａｌＰＩＤａｎｄＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｈａｖｅａｎｏｖｅｒ——ｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄｄｒｉｖｅｔｈｅｅｎｇｉｎｅｔｏａｄ——
ｉｕｓｔｉｔｓｓｐｅｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｏａｓｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅａｆａｓｔａｎｄｓａｆｅｄｒｉｖｉｎｇｏｆｔｈｅｓｎａａｒｔｃａｒａｌｏｎｇｔｈｅｇｉｖｅｎｐａｔｈ．