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
： 撼 ｊ
囊
： ：
：
未 ．
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
】
摄 卿互
像
头
一」 以泣
】尹
卫型竺
】朋
四
沂导
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
瞢 通 ＰＩ Ｄ
２５ ｝ ຫໍສະໝຸດ 量２ ０ ：１ ５ ｛
１ｏ ５ ０
１ ｏｏ０
２Ｏ０ｏ
ｔ ｉ ｍｅ （ ｓ ）
图 ５智能车 Ｐ Ｉ Ｄ控制 的阶跃响应
２ ０ １ ５年 ６月 下
２ ３ ５
１一
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 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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．：
ＭＧ∞ＧＮＤ Ｔｌ厂音＿＿上一
图２
‘Ｐ上一
。咩： ４ｒ一
｜鲁竺＂
ＩＩ ６ＮＤ
Ｇ∞
１个上一
ＧＮＤ
几丽翮
ＡＭＳｌｌｌ７－＆３电路罔
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．