CCD视频传感器的智能车路径识别控制系统
第二届全国大学生智能汽车竞赛技术报告基于CCD视频传感器的智能车路径识别控制系统（下）4.2电源管理模块设计电源是一个系统正常工作的基础，电源模块为系统其他各个模块提供所需要的能源保证，因此电源模块的设计至关重要。
模型车系统中接受供电的部分包括：传感器模块、单片机模块、驱动电机模块、转动电机模块以及其它的外围辅助模块等。
设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外，还要在电源转换效率、噪声、干扰和电路简单等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
全部硬件电路的电源由7.2V，2A/h的可充电镍镉电池提供。
由于电路中的不同电路模块所需要的工作电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。
本系统主要用到了以下几个不同的电压，如表4.1所示。
电源模块由若干相互独立的稳压电源电路组成。
在本系统中，除了电机驱动模块的电源是直接取自电池外，其余各模块的工作电压都需要经电源管理芯片来实现。
5V电源的实现是通过电源管理芯片TPS7350来实现的。
TPS7350是一款低压稳压芯片，能提供5V的固定电压输出。
TPS7350低压差稳压芯片克服了早期稳压芯片的缺点，而且还增加了如节电待机模式和供电管理等功能。
与其它的稳压芯片一样，TPS7350需要外接一个输出电容来保持输出的稳定性。
出于稳定性考虑，需要在稳压输出端和地之间接一个10uF低等效电阻的电容器。
除非该等效电阻小于1.2欧姆，否则引入的陶瓷电容或薄膜电容器会使输出的电压不稳定。
在很小或根本就没有旁路电容的情况下，输出电容可以减少到4.7uF，所提第四章系统硬件设计供的等效电阻维持在0.7到2.5欧姆。
因为电容的等效电阻很小，有必要串联一个0.5～1欧姆的电阻，并且限制该电阻不超过1.5欧姆。
表4.1 系统所用到的电压图4.2是6V电压生成电路。
该电路与5V实现电路最大的区别就是在图2.2使用了两个二极管D202和D203来提高TPS7350的地电位，实现6V电压输出。
图4.2 TPS7350（6V）工作原理图第二届全国大学生智能汽车竞赛技术报告在上图中，注意到TPS7350有一特殊的输出引脚，该引脚为复位(RESET)。
TPS7350的复位引脚（RESET）作用是：控制输入端电压，以调节输出端电压，当输出电压高于4.65V时，复位输出端RESET为高电平。
当输出电压低于4.65V 时，RESET输出低电平。
当输出电压又变为高于4.65V时，RESET在保持200ms 的低电平后，变为高电平。
另外，CCD传感器还用到了12V电压，所以还要用MAX734来实现12V 的电压输出。
如图4.3所示，通过电感L301和电容C301、C302 网络的7.2V的电源电压，在经过电源管理芯片MAX734后，输出+12V的稳定电压。
SHDH为闭锁引脚，低电平有效。
SS为软启动引脚，在SS和地之间的电容提供了软启动和短路保护的功能。
CC为电容补偿输入，构成补偿反馈环。
VOUT为输出引脚，固定的+12V电压输出，V+为电压输入引脚，将通过滤波后的电源电压引入该引脚。
图4.3 MAX734工作原理图4.3视频分离电路LM1881视频分离芯片LM1881外围电路如图4.4所示，1脚为复合同步输出第四章系统硬件设计（COMPOSITE SYNC OUTPUT）端口，将该端口的信号作为行同步的标志，当该端口有信号输出时，表示采集到一行数据，将它的输出作为行同步信号，连接到单片机的IRQ端口，在IRQ中断中对采集到的视频信号进行处理。
2脚为视频信号的输入端，该端口接收CCD传感器采集到的视频信号。
3脚为垂直同步输出(VERTICAL SYNC OUTPUT)引脚，该引脚的信号作为场同步信号，当该引脚有信号输出时，表示采集到一新场，将它连接到H端口。
图4.4 LM1881外围电路4.4直流电机驱动电路用MC33886电机驱动H桥芯片作为电机的驱动芯片，通过S12输出的PWM 信号来控制电机。
如图4.5所示。
VPWR为电源电压7.2V，当D1接低电平，D2接高电平时，电机驱动芯片MC33886开始作用。
IN1和IN2是该芯片的两个输入引脚，OUT1和OUT2是芯片的输出引脚（各有两个，可同时控制2个电机的运转，因模型车只有一个电机，所以可以将它的两个OUT1和两个OUT2并在一起，增大芯片的带负载能力），它们随着输入PWM信号的占空比的不同，输出的电压不同，从某种意义上说，MC33886就是一款将占空比转换为电压的芯片。
第二届全国大学生智能汽车竞赛技术报告在本系统中，引入了可接跳线的插孔，可以方便地对MC33886的各个引脚进行控制。
因为当MC33886正常工作时，需要将使能端D1和D2分别接地和高电平。
所以，除了用单片机的输出引脚对D1和D2 进行控制外，可以使用跳线将D1和D2直接与地和电源相连。
而且，从图中还可以看到，当用跳线将J4相连后，输出端OUT2的经过发光二极管后可以触发二极管的亮灭，方便对当前芯片输出情况的监控。
图4.5 MC33886工作原理图另外，为了更快的减速，本队考虑了利用电机的倒转进行减速的过程，方法是：MC33886的23通道输出作为直流电机的一端输入，而45通道输出作为直流电机另一端的输入，这样，直流电机就会根据两个输入端的差值来运转，即可实现正转和倒转。
当智能车需要急刹车的时候，可以适当的进行倒转，来达到快速减速的过程。
不过，这个过程也对电机和MC33886有一定的损耗，所第四章系统硬件设计以利用的时候应十分谨慎。
4.5转速测量电路为了使得模型车能够平稳地沿着赛道运行，除了控制前轮转向外，还需要控制小车的车速，使模型车在急转弯时速度不至于过快而冲出赛道，同时也使小车在直线段时以较快的速度行驶。
所以要时刻把握当前小车的速度，并根据小车所处的位置来实时调整小车的速度。
通过速度检测，可以消除或降低电池电压、电机传动摩擦力、道路摩擦力等的影响，使得小车在赛道上运行得更精确。
本系统采用频率-电压转换芯片LM2907结合带齿槽结构的圆盘来实现小车的速度检测。
即将具有齿槽结构的圆盘固定在后轮驱动电机输出轴上，采用直射式红外传感器读取齿槽圆盘转动脉冲。
将该脉冲信号输入频率-电压转换芯片，可得出相应于输入脉冲的电压值。
然后将该电压信号输入MC9S12DG128芯片的A/D端口，得出当前转速的数字量。
将该数字量于期望的转速相比较，来调整小车的速度。
LM2907单片集成频率-电压转换芯片由比较器、充电泵、高增益运算放大器组成，能将频率信号转换成电压信号[2]。
为了获得最佳性能，必须仔细选择合适的电阻R1和合适的电容C1。
定时电容还为电荷泵提供内部补偿，为了使元器件取得准确的转换结果，其值应大于100uF，太小的电容会在R1上产生误差电流，特别是低温条件下更应该如此。
LM2907的外围电路如图4.6所示。
第二届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图4.6 LM2907工作原理图需要注意的是，必须抬高11引脚（参考电压端）的电压，否则不能获得跟随输入频率的输出电压。
因此， 系统通过分压电阻网络抬高11脚电平。
如图所示，通过R2=50k 和R3=30k 将11脚电平提高到1.875V 。
其实，只要将该脚的电平值提高到一定的数值，就可实现跟随输入频率的输出电压[18]。
引脚3的输出电流是内部固定的，因此V O /R1值必须小于或等于此固定值。
于是有：m a x ma x 1S S I V R ≥ 公式4.1其中max S V 是满刻度输出电压，max S I 为150uA 。
但是如果1R 太大，将会影响3脚的输出阻抗，从而使频率－电压转换的线性度变差。
其次，还要考虑输出纹波电压，以及1R 和2C 的影响。
引脚3的纹波电压RIPPLE V 可用下式计算：11(1)222C C C C IN R IP P LE V V F C C V C I ⨯⨯=⨯⨯- 公式4.2第四章 系统硬件设计1R 的选择与纹波无关。
但是响应时间，即输出V OUT 稳定在一个新值上需要的时间会随着2C 的值增加而增加，因此必须在纹波、响应时间和线性度之间仔细地进行折衷选择。
最后，最大输入频率由CC V ，1C 和2I 共同决定：21M AX C C I F C V =⨯ 公式4.31C 和2C 的选择： 11fullscaleC C fullscale V C R V F =⨯⨯ 公式4.4将系统所能忍受的纹波电压输入上面的纹波函数公式4.2，即可得2C 。
在测试过程中，系统检测到无论输入频率增加到多大，其输出最大电压为约为V V O 62.3=而固定在小车后轮转轴上的圆盘齿槽数为20个（即小车车轮没转动一圈，透射式光电传感器能检测到20个脉冲信号），所以当小车以占空比为1时全速运行，其有最大的输出频率Fmax ，经检验，Fmax=600Hz 。
k uA VR 1.2415062.31=≥方案一：选择R1为100k ，将R1=100k 带入公式4.4，可得3.62112.1()1005600C nf ==⨯⨯设系统能忍受的速度偏差为0.05m/s ，因为车轮的直径为51mm ，则将速度偏差转换为相应的频率值为0.05134()0.051 3.14F H z =⨯=将该频率转换为电压值为110.024()C C V F V R C V =⨯⨯⨯=纹波电压为0.024V ，由（4.2）式可知，最大的纹波电压发生在频率最小的时刻（即输入频率为0的时刻），将R IP P LE V =0.024V 带入公式4.2，可得第二届全国大学生智能汽车竞赛技术报告12 1.26()2C C RIPPLE V C C uf V ⨯==⨯因此，系统选择C1为10nf ，C2为1uf ，R1为100k 。
其所对应的频率-电压表如表4.2所示：表4.2频率-电压转换表第四章 系统硬件设计由该频率-电压对应表拟合的频率-电压转换曲线如图4.7所示图4.7 频率-电压转换曲线方案二：系统选择R1为51k ，将R1=51k 带入公式4.4，可得3.62123.6()515600C nf ==⨯⨯在此系统选择1C 为33nf .设系统能忍受的速度偏差为0.05m/s 。
0.05134()0.051 3.14F H z =⨯=将该频率转换为电压值为V C R V F V CC 036.011=⨯⨯⨯=纹波电压为0.036V 。
由公式4.2可知，最大的纹波发生在输入频率最小的时刻（即输入频率为0的时刻）。
将R IP P LE V =0.036V 代入公式4.2，可得12 2.5()2C C RIPPLE V C C uf V ⨯==⨯在此系统选择1R 为51k ，1C 我33nf ，2C 选择2.5uF 。
智能车线性CCD路径识别方法
智能车线性CCD路径识别方法
胡世林;韩致信;崔继强
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】论述了TSL1404CL线性CCD的识别原理，设计了CCD路径识别系统硬件电路，分析固定阀值与动态阀值以及固定中心点边缘检测与浮动中心点边缘检测的优缺点，运用LabVIEW软件编写上位机界面，获取了不同检测方法下的赛道信息，优化了系统的控制策略，提高系统的响应速度和准确性。
实验证明该系统能在不同光照条件下准确识别赛道，具有很好的鲁棒性。
【总页数】3页(P123-125)
【作者】胡世林;韩致信;崔继强
【作者单位】兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050;滨州学院，山东滨州256603
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于线性CCD循迹智能车的设计与实现 [J], 黄锦阳;胡傲;秦浩杰;赵春锋
2.基于线性CCD的智能车路径识别方法 [J], 杨庆文
3.基于线性CCD追逐智能车系统的软件设计 [J], 叶梦君;张文财;;
4.基于线性CCD传感的实训类智能车系统的搭建与调控 [J], 何恩节;郑磊
5.基于线性CCD追逐智能车系统的硬件设计 [J], 张文财; 叶梦君; 黄仰来; 雷改惠
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基于CCD检测的循线移动智能汽车控制系统的研究与设计
Ａ Ｄ 和 Ａ Ｄ 两组 ， Ｔ０ Ｔ１ 为保证 Ａ Ｄ转换 的精度 ， 给该模块加 ／ 要
采用 ７０ ，８６和一块 Ｖ １ ８ ５７０ Ｓ 开关 型 Ｄ Ｃ—Ｄ Ｃ升压集成 电路 实 现， 驱动电机 芯片直接 用 ７ ２Ｖ电池供电。 ． １２主控制器简介 ．
差控 制等 主要控制功能提 出了 图１ 智 能 汽 车控 制 系统 示 意 图 解决 方案 。如 图 １ 所示 。
中保持 一 定 的 稳 定性 和平 顺 性， 控制 系统 中对 导 引线 路径
信息识别 、 径定 位 与方 向偏 路
梯 形 视 野 区 域
电源模块 为系统其 他各 电路 运行 提供 合适 的 电压。车
载主 电源为 １ ７ ２Ｖ， ｈ可充电镍镉蓄电池。 由于主控 块 ． ２Ａ／
制器 、 机 、 舵 摄像头分别需要 ５ ６Ｖ １ Ｖ等 电压供 电， 别 、 Ｖ、 ２ 分
径识别电路、 电机驱动电路、 车速传感电路、 舵机驱动电路。采用边缘提取算法提取 出路径信息 ， 调试后最终完成 了偏重于行驶稳
定的理 想车模 ， 实现 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ小车 沿黑 线稳 定快速 的 前进 。
关 键词 ： 智能 汽车 路径 识 别 图像 采集 边缘提 取
中图分 类号 ：Ｐ７ Ｔ ２４
Ｊ ＡＯ ｎ ｉ Ｉ Ｘｉｘｎ，Ｗ ＡＮＧ ｉｈ ｉ Ｍ ｎ ｕ
Ａｂ ｔａｃ ：Ａ ｍａｔ ｃ ｒｏ ｕｔ—ｒ ｃ ｉｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓｒ ｔ ｓ ｒ ａ ｆａ ｏ ｔａ ｋｎ ａ ｅ ｎ ＣＣＤ ｍｅａ ｄｅｅ ｔｏ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ． Ｍｏ ｅ ａ ｎ Ｃａ ｒ ｔｃ ｉｎ ｗａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｄ ｌｃ ｒａ ｄ ＭＣ９ ２ Ｓ１ ＸＳ１ ８ ｗｅ ｅ ａ ｐｔｄ ２ ｒ ｄｏ ｅ ． Ｃｉｃ ｔ ｏ ｕｏ ｍａ ｔ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔｏ ｒｕｉ ｆｒａ ｔ ｓｉ ｉｅ ｔｆ ａ ｉｎ，ｍｏｏ ｒｖ ｓ ｃ ｉ ｔｒｄ ｅ，ｓ ｅ ｄ ｓｎｓｒ，ｓ ｒ ｏｄ ｉｅ ｗｅｅ ｄ ｓｇ ｄ ａ ｄ ｐｒｄ ｃ ｄ．Ａｆｅ ｅ ａｅ ｘ ｅｉ ｎ ｓｏ ｈ ｉ ｐ ｅ ｅ ｏ ｅ ｖ ｒｖ ｒ ｅ ｉｎｅ ｎ ｏ ｕ ｅ ｔｒｒｐｅ ｔｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｔｅ ａ ｔａ Ｈ ｗａ ｃｕ ｌｒ ｎ ｙ，ｔ ｅ ｍｅ ｄ ｄ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｄ，ｔｅ ａ ｓ ｍｂｌｄ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｍｐ ａ ｉｅ ｎ ｓａ ｌ ｙｆｎ ｌｙｃ ｍｐｌｔｄａ ｄ ｃ ｕｄ ｒ ｎ ａｏ ｇ ｔｅ ｈ ｎ ａ ｎ ｅ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｓｅ ｅ ｄ ｌｃ ｒｗｈｉｈ ｅ ｈ ｓｚｄ ｏ ｔｂｉｔ ａｌ ｏ ｉ ｉ ｅｅ ｎ ｏ ｌ ｕ ｎ ｈ ｌ ｂｌｃ ｉｅ ｓａ ｌ ｎｄ ｆｓ． ａ ｋ ｌｎ ｔｂ ｙ ａ ａ ｔ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｍａ ｔｃ ；ｕ ｏ ｔｃ ｉｅ ｔｆ ａｉｎ；ｍａ ｅ ｓ ｍｐｉ ｇ；ｄｇ —ｅｃ ｎ ｄ ｓ ｒ ａ ａ ｔｍａｉ ｄ ｎｉｉ ｔ ｒ ｃ ｏ ｉ ｇ ａ ｌｎ ｅ ｅ ｆｔｈｉｇ
基于CCD传感器的智能小车控制系统设计
技术 ， 以及汽 车电子 、 电气工 程和机 械等 技术 ． 随着 自动控制技术 、 信 息技 术 和计 算 机 技术 的发展ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ） 是集 自 动行驶、 环境 感知 、 决策规划、 辅助驾驶等功能于一体 的综合控 制系统 ， 集中应用 了自动控制技术、 现代传感器
Ｔｈｅ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ＣＣＤ ｓ ｅ ｎｓ ｏｒ ｈａ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｈｅ ｔ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｒ ｏ ｕ ｔ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔｈ ｕｓ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ－ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ
能小车控制系统的高速度与高精度．
关键词 ： 智能 车 ； ＭＣ ９ Ｓ １ ２ Ｄ Ｇ１ ２ ８单片机 ； Ｃ Ｃ Ｄ传感器 ；路径 识别
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ２ ． ９ ； Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ． ５ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ６— ４ ７ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ２ ６ ６— ０ ５
Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ３
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ４ ７ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ６
基于 Ｃ Ｃ Ｄ传 感器 的智 能小 车控 制 系统 设 计
林建宇
（ 上海 电力学 院 电子 与信 息工程学院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ０ ）
ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ； ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｉ ｐ Ｍ Ｃ９Ｓ１ ２ ＤＧ１ ２ ８； ＣＣＤ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ；ｒ ｏ ｕ ｔ ｅ
基于线阵CCD的智能小车路径识别系统_温阳东
第32卷第9期 2009年9月合肥工业大学学报(自然科学版)JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GYVol.32No.9 Sept.2009收稿日期:2008 10 15;修改日期:2009 02 24作者简介:温阳东(1955-),男,安徽合肥人,合肥工业大学教授,硕士生导师.基于线阵CCD 的智能小车路径识别系统温阳东, 王祥好(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:文章介绍了一种基于飞思卡尔HCS12单片机的智能车路径识别系统,该系统以CCD 摄像头传感器作为检测装置,直接采集CCD 输出的模拟信号,通过图像识别提取当前路径信息;与常规的光电传感器识别路径方案相比,使用摄像头传感器可以获取更多的路径信息,使智能车按任意给定的黑色引导线以较快的速度平稳地运行;实验证明该方法简便可靠,具有很好的前瞻性,能够满足智能车路径识别的需求。
关键词:图像识别;智能车;H CS12单片机;电荷耦合器件中图分类号:T P274 2 文献标识码:A 文章编号:1003 5060(2009)09 1348 04S tudy of smart car track identification based on the linear CCDWEN Yang do ng , WA NG Xiang hao(School of E lectric E ngineering an d Automation,H efei U nivers ity of T echnology,Hefei 230009,Chin a)Abstract:A smart car contro l system of the path infor mation identified based on CCD camera is intro duced.The sy stem uses the CCD sensor as its ro ute reco gnition device to sample the analo g v ideo sig nal directly from the CCD.And the current tr ack inform ation is dr aw n through imag e recog nition.Co mpar ed w ith the norm al ro ute recognitio n schem e by means of the photoelectric cell senso r,using the CCD sensor can obtain more path information,w hich makes the smart car run smoo thly at much rapid speed along the black g uide line g iven arbitr arily.T he exper im ental result show s that this meth o d is simple and efficient w ith go od forw ard loo king perspective,w hich can m eet the demands of smart car path recog nition.Key words:im age reco gnition;sm art car;free scale H CS12sing le chip com puter;char ge coupled de v ice0 引 言智能车系统设计是一种以智能汽车为研究背景的科技创意性制作。
基于CCD传感器的自动识别路径的智能车设计
基于CCD传感器的自动识别路径的智能车设计
梁伟;谢启天;周超;曾勇
【期刊名称】《湖北汽车工业学院学报》
【年(卷),期】2011(025)004
【摘要】智能车系统以MC9S 12XS128单片机为控制核心,以CCD传感器作为路径识别装置.对智能车自动寻线控制系统的软、硬件等进行了设计.测试结果表明,智能车能准确、快速、稳定地跟踪引导线.
【总页数】3页(P74-76)
【作者】梁伟;谢启天;周超;曾勇
【作者单位】湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰442002;湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰442002
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1;TP212.9
【相关文献】
1.基于摄像头的智能车实时路径识别模块设计 [J], 盛晓彦;于婷
2.基于路径识别自循迹智能车的设计 [J], 张振;赵玫;孔祥领;王立乾;殷培旭;杨洪勇
3.基于摄像头识别路径的智能车系统设计 [J], 高云波;季聪;汉鹏武
4.基于雾霾溯源的自循迹智能车的路径控制系统设计 [J], 孙佰全; 钱学明
5.基于视觉路径识别的智能车控制系统设计 [J], 焦冰;李琳;邱会然
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基于CCD图像识别的HCS12单片机智能车控制系统_刘建刚
光电 技术 应用
ELECT R O- OPT IC T ECHN OL OGY A PPL ICA T ION
Vol. 22, No. 6 December . 2007
文章编号: 1673- 1255( 2007) 06- 0052- 04
基于 CCD 图像识别的 H CS12 单片机智能车控制系统
的光电传感器识别路径方案, 该摄像头传感器 可以获取更多的路径信息, 使智能 车按任意 给定的黑色 引导线更 能以较快的 速
度平稳地运行.
关键词: 图像识别; 智能车; HCS12 单片机; CCD
中图分类号: TP212. 9
文献标识码: A
Design of Smartcar. s HCS12 MCU Control System Based on CCD Image Recognition
1 检测前瞻距离远 2 检测范围宽
3 检测道路参数多 4 占用 M CU 端口 资源少
1 电路相对设计复杂 2 检测信息更新速度慢 3 软件处理数据较多
2 主要电路模块设计
2. 1 CCD 路径识别电路
摄像 头的 主要 工作 原理 是[ 2] : 按一 定 的分 辨 率, 以隔行扫描的方式采样图像上的点, 当扫描到某 点时, 就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转 换成与灰度成一一对应关系的电压值, 然后将此电 压值通过视频信号端输出. 具体参见图 1. 当摄像头 扫描完一行, 视频信号端就输出有一个电压/ 凹槽0, 并保持一段时间, 此/ 凹槽0叫做行同步脉冲, 它是扫 描换行的标志. 然后, 跳过一行后, 开始扫描新的一 行, 如此下去, 直到扫描完该场的视频信号, 接着就 会出现一段场消隐区. 在这若干个消隐脉冲中, 有个 脉冲远宽于其他的消隐脉冲, 该消隐脉冲即称为场 同步脉冲, 它是扫描换 场的标志. 摄像头每秒 扫描 25 幅图像, 每幅又分奇、偶 2 场, 先奇场后偶场, 故 每秒扫描 50 场图像. 即扫描周期为 20 ms.
CCD摄像头下的智能车路径识别及跟踪研究
科技创新CCD 摄像头下的智能车路径识别及跟踪研究薄晓宁（太原工业学院，山西太原030008）1CCD 摄像头智能车路径识别及跟踪的总方案CCD 摄像头下的智能车路径识别及跟踪系统，采用数字信号传输与视频信号交换为主的新型汽车信息记录方式。
如图1为CCD 摄像头下的智能车路径识别及跟踪系统的总的设计图。
CCD 摄像头下的智能车路径识别及跟踪系统通过CCD 摄像头以及其他汽车行驶感应系统，对汽车行驶路径进行识别和跟踪记录。
CCD 摄像头能够将汽车行驶路径信息转换为视频信号，系统内部将CCD 摄像头采集的视频信号经过二值化处理以及行场同步信号分离，对CCD 摄像头的汽车行驶路径进行综合分析，并依据地理信息定位系统给予的定位信息，对汽车行驶的路径进行定位分析，进而为汽车进行行驶路程规划。
最后，将经过智能化处理的信息传输给动力系统，汽车动力系统实现舵机控制与汽车驱动电机控制，在汽车行驶中实现对行驶轨迹的控制以及汽车行驶安全性的全面性检测分析[1]。
图1CCD 摄像头智能车路径识别及跟踪系统设计图此外，CCD 摄像头下的智能车路径识别系统在对行驶路路径信息总体分析的同时，也要注意与汽车导航系统视频图像的结合分析，并且在导航图像信号与系统分析信息之间建立信息传输平台。
CCD 摄像头下智能车路径识别系统与导航系统提供的视频图像相结合，采用二维视角的形式，进行汽车行驶系统数据的传输对接，最终电机控制系统依据系统的综合分析数据，在驱动电机控制下，实现汽车行驶路线的自动化控制[2]。
2智能车路径识别及跟踪的电路设计从电源管理电路、视频同步信号电路、二值化处理电路以及电机驱动电路4个角度出发，对CCD 摄像头下智能车路径识别及跟踪系统的电路设计方案进行了综合阐述：2.1电源管理电路电源管理电路设计方法如下：（1）考虑智能车路径识别及跟踪系统对于电力以及动力的需求，将供电电源确定为了电池，规格为6V 。
（2）采用直接供给的方法，对智能车进行供电，为智能车的运行提供驱动力。
基于摄像头的路径识别智能车控制系统设计
随着生产技术的发展和自动化程度的提高，传统制造业的生产方式发生了深刻的变化。
在自动化领域中，许多复杂性操作和或对人体有害的工作都由机器自动完成，为了实现这一工作，就要求机器有一定的智能性。
实时采集传感器信号，智能分析外部环境、路径信息，自动实现方向控制及速度调节，是智能车控制系统的主要特点，其设计内容涵盖机械、汽车、电子、自动控制、计算机、传感技术等多个学科的知识领域，作为一门新兴的综合技术，可广泛的应用于工厂自动料车、固定场地搬运车等技术领域，具有良好的应用前景。
它也可应用于复杂、恶劣的工作环境，是物流系统环节搬运设备的代表。
本文所述基于摄像头路径识别的智能车控制系统，以电动小车为研究对象，通过车载ＣＣＤ摄像头动态摄取路面图像，识别白色场地中的任意黑色带状导引线，控制电动小车以设定目标速度沿导引线自动行驶，为使电动小车在行驶过程中保持一定的稳定性和平顺性，控制系统中对导引线路径信息识别、路径定位与方向偏差控制等主要控制功能提出了较为理想的解决方案。
１硬件结构与方案设计智能车控制系统以飞思卡尔公司高性能１６位单片机ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ２５６为核心控制器，主要由电源管理、ＣＣＤ摄像头、图像采集模块、电机及其控制器、转向舵机及其控制器、上位机调试等功能模块组成，其中上位机调试模块通过ＲＳ２３２串行接口与ＰＣ机通讯，结合基于ＭＡＴＬＡＢ环境开发的应用软件实现在线综合调试、分析功能，系统总体结构如图１所示。
基于摄像头的路径识别智能车控制系统设计曾星星（湖北汽车工业学院汽车工程系Ｔ４４３－６，湖北十堰４４２００２）摘要：介绍一种基于ＣＣＤ摄像头的路径识别的智能车控制系统，设计了硬件结构与方案，提出了转向机构的控制策略，该智能车能准确实现自主寻迹，具备抗干扰性极强，稳态误差小等特点。
关键词：ＣＣＤ摄像头；路径信息；智能车中图分类号：ＴＰ３０１文献标识码：Ａ文章编号：１００８－５４８３（２００８）０２－００７２－０５ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｍａｒｔＣａｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＰａｔｈＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｄｅｎｔｉｆｉｅｄＢａｓｅｄｏｎＣＣＤＣａｍｅｒａＺｅｎｇＸｉｎｇｘｉｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＡｔｕｏｍｏｔｉｖｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｙａｎ４４２００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｍａｒｔｃａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｐａｔｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂａｓｅｄｏｎＣＣＤｃａｍｅｒａｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｃｈｅｍｅｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｓｍａｒｔｃａｒｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｒｏａｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙ，ｂｕｔａｌｓｏｈａｖｅａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｓｍａｌｌｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｅｒｒｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＣＤｃａｍｅｒａ；ｐａｔｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｓｍａｒｔｃａｒ湖北汽车工业学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ第２２卷第２期２００８年６月Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．２Ｊｕｎ．２００８第２２卷第２期图２ＬＭ１８８１接口电路１．１电源管理模块电源管理模块为智能车系统各个模块提供特定电源，系统主电源由７．２Ｖ／２０００ｍＡｈ的Ｎｉ－ｃｄ蓄电池提供，其中图像采集模块所需电压为１２Ｖ，核心控制器需５Ｖ电压供电，转向舵机工作电压为６．５Ｖ。
基于CCD的智能车循迹系统的研究
图像采集是根据摄像头的行信号和场信号对图像模拟量进行采集。输出信号包括行 同步信号 、 场同步信 号、 图像时间以及各种消隐时间。行 同步信号代表一行图像数据扫描开始 ， 场同步信号代表一帧图像数据扫 描开始 。要 完成 图像 的正确采 集 ， 必须严 格遵 守时序 的要 求 ： 当捕捉 到 一个行 信号 时 ， 始对 该行 各点 的模 拟 开 量进行 采集 ， 当下一 个行 信号 发生 时表 明该行 采集完 毕 ， 要对 下一 行模 拟量进 行 采集 。 需
关键 词 ：循迹 ； 径识别 ； 路 二值 化 ； 能车 智
中 图分类号 ： Ｐ ８ Ｔ １
文献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
图像 处理 和 电机控 制技术 广泛 应用 于各 种智 能循 迹 的车辆 ， 目前 很 多循 迹 系 统采 用 Ｃ Ｄ 或者 红外 传 感 Ｃ 器实 现数 据 的采集 。Ｃ Ｄ 的前瞻性 好 ， 制 精细 ， 算 法复 杂 。本文对 采 用 Ｃ Ｄ 的路 面信 息采集 与控 制算 法 Ｃ 控 但 Ｃ 进行 简化 改进 ， 小 车 能 够 沿 黑 色 引 导 线 快 速 行 驶 ， 不 会 冲 出 跑 道 。该 小 车 采 用 Ｆｅｓａｅ公 司生 产 的 使 又 ｒｅｃｌ ＭＣ Ｓ２ Ｓ２ 号单 片机作 为控 制芯 片 ， 过单 片机 的 片 内 Ａ ９ １Ｘ １８型 通 Ｄ模 块 和 Ｃ Ｄ采集 小 车前 方黑 色 引 导线 的 图 Ｃ 像， 经过对 图像 的一 系列分 析得 出舵 机 的输 出角度 以使 小 车转 向 ， 并判 断 小 车应 该 加 速还 是 减 速 。该 小 车 的 设计 已经在 ２０ ０９年全 国智 能车 比赛 中取得 二等 奖 。
置进 行 了提升 ， 大 了力矩 ， 小车 能按照 轨迹进 行快 速转 弯 。 增 使
基于CCD摄像头的智能车系统设计
基于CCD摄像头的智能车系统设计摘要随着电子技术与智能控制的发展，智能车的已经成为自动控制领域内的一个研究热点。
第一章绪论1.1研究背景1.1.1 智能车的发展历程智能车的发展是从自动导引车（Automatic Guided Vehicle,AGV）起步的。
AGV是指装有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护及各种移栽功能的运输车辆。
1913年，美国福特汽车公司首次将有轨导引的AGV代替输送机用到底盘装配上。
1953年，美国Barrett Electric公司制造了世界上第1台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”。
20世纪60年代和70年代初，AGV仍采用这种导向方式。
在20世纪70年代和80年代初，AGV的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发。
随着电子和计算机技术的发展，视觉导航和激光导航成为了热门的研究方向。
由此出现了智能车的概念。
从1987年到1994年，在欧洲展开可“普罗米修斯” (Prometheus Program for the European traffic of highest efficiency and unprecedented safety)EUREKA项目。
该项目中颇具代表性的是戴姆勒——奔驰公司研制的VITAⅡ试验车，于1994年10月在巴黎附近的一条告诉公路上进行了车辆导航试验，在长达几千公里的普通三车道路段中采用了驾驶员辅助驾驶和车辆自主驾驶相结合的导航方法。
德国联邦大学(UBM)，从20世纪80年代初期就开始了智能车辆自主导航研究，其合作伙伴是德国戴姆勒—奔驰汽车公司。
其中最具代表性的是一辆由豪华型本车500SEL改装成的VaSoRs-P试验车。
VaSoRs-P 试验车在高速公路和普通公路上进行了大量的试验，试验内容包括跟踪车道线，躲避障碍以及自动超车等。