基于摄像头的寻迹小车设计
沈 阳 工 程 学 院
毕业设计（论文）开题报告
基于摄像头的寻迹小车设计
系 部： 自动控制工程系
专 业： 测控技术与仪器
学生姓名： ***
指导教师： ***
开题时间： 2010年 4 月 6 日 一、总体说明
在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。
二、开题报告内容
1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势
2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施
4． 毕业设计（论文）实施计划(进度安排)
5． 参考文献
三、撰写要求
1．报告字数不少于3000字
2．报告内容一律用A4纸打印
3. 上交时间为毕业设计第三周周末。
一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(可加附页)
1.1 研究背景
1.1.1 智能车的发展历史
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。但是，20 世纪70 年代中期，具有载货功能的AGV 在欧洲得到了应用并被引入到美国。这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。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。
在最近的10-15 年里，各种新型AGV 被广泛地应用于各个领域。单元式AGV主要用于短距离的物料运输并与自动化程度较高的加工设备组成柔性生产线。例如，自动导向叉车用于仓贮货物的自动装卸和搬运；小型载货式AGV 用于办公室信件的自动分发和电子行业的装配平台。除此以外，AGV 还用于搬运体积和重量都很大的物品，尤其是在汽车制造过程中用多个载货平台式AGV 组成移动式输送线，构成整车柔性装配生产线。最近，小型AGV 应用更为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。AGV 从仅由大公司应用，正向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好。至此出现了智能车的概念。
下表是1993～1997 年AGV 在国外各个行业的销售情况。
年份 1993 1994 1995 1996 1997
汽车制造 27.2 27.6 28.1 28.6 29.1
航空国防 10.6 9.9 9.2 8.5 7.9
电子行业 12.1 12.3 12.5 12.6 12.8
服务行业 20.7 21.0 21.3 21.6 22
工程机械 8.7 8.6 8.6 8.6 8.6
其 他 20.7 20.6 20.3 20.1 19.6
1.1.2 应用前景
城市公共交通是与人民群众生产生活息息相关的重要基础设施。然而，目前世界上许多大城市都面临着由私人汽车过度使用而带来的诸多问题，例如道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等，这些问题严重降低了城市生活的质量。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段。国务院总理温家宝于2005 年10 月做出重要批示，要求优先发展城市公共交通，这是贯彻落实科学发展观和建设节约型社会的重要举措。大容量城市公共交通，如地铁、轻轨等，其最大优点是空间利用率和能源利用率较高。然而，由于缺乏足够的时间、空间、运力灵活性，在客流量不足的情况下，系统效率将大大降低，运营成本过高，难以大力推广和应用。回顾汽车发展的百年历史，不难发现其控制方式从未发生过根本性改变，即由人观察道路并驾驶车辆，形成“路－人－车”的闭环交通系统。随着交通需求的增加，这种传统车辆控制方式的局限性日益明显，例如安全性低（交通事故）和效率低（交通堵塞）。最新调查表明，95％的交通事故是由人为因素造成，交通堵塞也大都与驾驶员不严格遵守交通规则有关。如果要从根本上解决这一问题，就需要将“人”从交通控制系统中请出来，形成“车－路”闭环交通系统，从而提高安全性和系统效率。这种新型车辆控制方法的核心，就是实现车辆的智能化。
智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。
1.2 研究现状及发展趋势
近年来，随着经济的发展和社会的进步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的损耗、环境污染等问题越来越突出。这些问题的解决引发了新的研究和应用的热点，比如自动车辆驾驶，以及最近提出的完整的方案 - 智能交通系统（ ITS ： Intelligent Transportation System ）将车辆、驾驶员和道路等基础设施有机的结合在一起，从而可以通过计算机控制、人工智能和通信技术实现更好的通行能力和更安全的交通。
繁重的驾驶工作和驾驶人员的疲劳是交通事故频发的重要原因。车辆在交通拥挤的市区行使驾驶人员必须完成大量的换档和踩离合器的工作，大约在每分钟完成 20 ～ 30 个手脚协调动作。随着经济的发展，车辆拥有量的增加，非职业驾驶人员的人数增多，导致交通事故频繁发生，交通事故已经成为现代社会的第一公害。交通问题已经成为全球范围令人困扰的严重问题，因此，如何提高交通安全性已经成为急需解决的社会性问题。道路偏离系统、疲劳检测系统、自动巡航控制等都可以大大减轻驾驶人员的驾驶工作，提高交通系统的安全性。
智能车辆的研究可以大大促进其它学科的迅猛发展。美国的火星机器车对于探测火星，以及火星以外的茫茫宇宙具有不可替代的作用。中国政府于 2000
年 11 月发表的《中国航天》白皮书中提到，在未来的十年中，“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”，或者说 2010 年实现登月是一个明确的目标，因此空间移动机器车将是其中重要的组成部分，对于人类探测月球，开发和利用月球起到巨大的推动作用。
二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
2.1 控制系统简介
智能车控制系统的硬件以 MC9S12DG128 单片机为核心，包括电源模块、路径检测模块、舵机转向模块、车速测量模块、直流电机驱动模块、通讯调试模块等几部分。路径检测采用CMOS 图像传感器结合光电管的方案，车速测量采用安装于后轴上的光电编码器，形成了转向和车速两个闭环控制系统。转向控制采用不完全微分PD 控制器，速度控制采用具有开环、闭环切换功能的“多模式”速度控制器，速度闭环时采用PI 控制算法。转向控制器和速度控制器的设定值由具有“路径识别与记忆”功能的主控程序给出，形成了具有分层结构的智能车控制系统。
使用面阵CCD进行赛道参数检测的方案，充分利用S12单片机内部硬件资源AD模块，直接采集CCD输出的模拟信号，可以获得满足参数检测需要的图像，计算出赛道参数，进而完成路面信息检测。利用电位器测得舵机转向，编码器测得车速，为S12单片机控制提供有效的小车状态量：转向与车速；控制策略采用了两种控制方法：基于路径偏差、车模姿态的比例微分+预瞄控制；多维模糊控制。并充分利用S12单片机内部的模糊指令，简化了软件设计，提高了运行速度。
根据设计要求，系统可总体分为电源管理部分、控制部分、信号检测部分和通讯及调试部分。其中控制部分包括：控制器模块、驱动电机模块、舵机转向模块。信号检测部分包括：道路信息检测模块、方向角检测模块、速度检测模块。
各模块的功能关系、逻辑关系如下：道路信息检测模块为控制器模块获取路径参数，提供小车与跑道的位置信息；控制器模块则根据控制策略对驱动电机模块和舵机转向模块输出合适的控制信号；而方向角检测模块与速度检测模块测得描述小车运行的状态量：舵机转动的方向与角度、小车后轮的转速，并反馈给控制器模块；通讯及调试部分用于在线与控制器通讯并调整控制器的有关参数；电源管理模块为各模供电。
2.2主要思路及技术方案概要
2.2.1 实现的技术方案概要
整个电路的设计采用了从细节到总体的方法，方便了初学者对MC9S12的使用。
轮胎安装角度问题采用了 “前轮定位”， 保证汽车的行驶性能，转向轻便和减少轮胎的磨损。
霍尔效应的应用在智能车上也得到了表现，通过霍尔传感器的特性采用了灵活的方法很好的处理了转速较慢与计时快的矛盾，对霍尔传感器的信号进行采集，实现了对速度的有效捕捉。
电源芯片33989的运用也是一个亮点，使用SPI输出启动芯片工作，该芯片的使用使得原本复杂的电源分配电路变得非常简单，系统的稳定性明显增强。
通过MOS管对红外传感器进行定时开启和关断，在保证系统不受影响的情况下，节约了可观的功耗。
红外传感器信号通过MC9S12进行A/D转换比较，使得减少了大量的信号放大电路，使得硬件结构大大的简化，也使得电路的稳定性增强，扩大了采集到的黑色引导线和白色路面信息的差别，更方便机器的识别。
简单的模糊控制理论和经典PID算法的结合是算法的核心，采用数字滤波软件预判等方法对模糊处理的数据进行优化处理。系统微调与粗调的结合，使得硬件采集信号的误差和干扰得到很好的解决。
2.2.2 系统硬件结构
此智能车辆定位系统用摄像头拍摄车辆前方的赛道，通过MC9S12DG128 采
样视频信号，获得图像数据。然后用合适的算法，如跟踪边缘检测算法，分析
图像数据，提取目标指引线。然后，系统根据目标指引线的位置信息，对舵机
和电机施以合适的控制。本智能车辆定位系统的结构图如图2-1 所示。
图 2-1 智能车辆定位系统结构图
因为系统是一个有机的整体，所以任何一部分的改进都能提高小车的性能。
虽然轮胎、驱动电机、舵机和电池等车模主要结构不能作改动，但是一些机械
结构上的细节仍然会对小车性能产生影响，为此我们对这些细节进行了一定的
调整。系统所用的传感器包括编码器和摄像头，它们可以完成赛道信息的采集
和小车行驶参数的获取，算法部分主要涉及到PID 控制算法和预判算法等，这
部分将在后面详述。
2.2.3 系统软件结构
系统硬件位于底层，是整个系统的基础，系统软件结构则根据硬件和控
制需求来制定。系统的基本软件流程为：首先，对各功能模块和控制参数进行
初始化。然后，通过图像采集模块获取前方赛道的图像数据，同时通过速度传
感器模块获取赛车的速度。采用PID 对舵机进行反馈控制。另外根据检测到的
速度，结合速度控制策略，对赛车速度不断进行适当调整，使赛车在符合比赛
规则的前提下，沿赛道快速行驶。系统的基本软件结构如图2-2 所示。
摄像头 视频采样
智能循迹小车___设计报告
智能循迹小车___设计报告
设计报告：智能循迹小车
一、设计背景
智能循迹小车是一种能够通过感知地面上的线条进行导航的小型机器人。循迹小车可以应用于许多领域，如仓库管理、物流配送、家庭服务等。本设计旨在开发一款功能强大、性能稳定的智能循迹小车，以满足不同领域的需求。
二、设计目标
1.实现循迹功能：小车能够准确地识别地面上的线条，并按照线条进行导航。
2.提供远程控制功能：用户可以通过无线遥控器对小车进行控制，包括前进、后退、转向等操作。
3.具备避障功能：小车能够识别和避开遇到的障碍物，确保行驶安全。
4.具备环境感知功能：小车能够感知周围环境，包括温度、湿度、光照等参数，并将数据传输给用户端。
5.高稳定性和可靠性：设计小车的硬件和软件应具备较高的稳定性和可靠性，以保证长时间的工作和使用。
三、设计方案
1.硬件设计：
(1) 采用Arduino控制器作为主控制单元，与传感器、驱动器等硬件模块进行连接和交互。 (2)使用红外传感器作为循迹传感器，通过检测地面上的线条来实现循迹功能。
(3)使用超声波传感器来检测小车前方的障碍物，以实现避障功能。
(4)添加温湿度传感器和光照传感器，以提供环境感知功能。
(5)将无线模块与控制器连接，以实现远程控制功能。
2.软件设计：
(1) 使用Arduino编程语言进行程序设计，编写循迹、避障和远程控制的算法。
(2)设计用户界面，通过无线模块将控制信号发送给小车，实现远程控制。
(3)编写数据传输和处理的程序，将环境感知数据发送到用户端进行显示和分析。
四、实施计划
1.硬件搭建：按照设计方案中的硬件模块需求，选购所需元件并进行搭建。
2.软件开发：根据设计方案中的软件设计需求，编写相应的程序并进行测试。
3.功能调试：对小车的循迹、避障、远程控制和环境感知功能进行调试和优化。
4.性能测试：使用不同场景和材料的线条进行测试，验证小车的循迹性能。 5.用户界面开发：设计用户端的界面，并完成与小车的远程控制功能的对接。
循迹小车
1
目录
摘 要 ................................................................ 2
1.1系统组成结构 .................................................... 3
1.2应用软件介绍 .................................................... 3
1.3原理分析 ........................................................ 4
第二章 硬件电路原理图 ................................................ 5
2.1系统硬件设计原理图 .............................................. 5
2.2单片机系统电路图 ................................................ 6
2.3电源电路图 ...................................................... 7
2.4电动机控制驱动图 ................................................ 8
2.5电机控制方法 .................................................... 9
2.6 循迹小车光电采样电路 ........................................... 10
第三章 元器件介绍 ................................................... 11
3.1 低压差稳压芯片LM2940 简介 ..................................... 11
循迹小车的实验报告
循迹小车的实验报告
循迹小车的实验报告
引言：
循迹小车是一种基于光电传感器的智能机器人，能够通过感知地面上的黑线，实现自主导航。本次实验旨在探索循迹小车的工作原理及其应用，并对其性能进行评估。
一、实验背景
循迹小车作为一种智能机器人，广泛应用于工业自动化、仓储物流、智能家居等领域。其基本原理是通过光电传感器感知地面上的黑线，根据传感器信号控制电机的转动，从而实现沿着黑线行进。
二、实验过程
1. 实验器材准备
本次实验所需器材有循迹小车、黑线地毯、计算机等。通过连接计算机和循迹小车，可以实现对小车的控制和数据传输。
2. 实验步骤
（1）将黑线地毯铺设在实验场地上，并保证地毯表面光滑清洁。
（2）将循迹小车放置在地毯上，确保其底部的光电传感器与黑线接触。
（3）通过计算机控制循迹小车的启动，观察小车是否能够准确跟踪黑线行进。
（4）记录小车在不同条件下的行进速度、转弯半径等数据，并进行分析。
三、实验结果
1. 循迹性能评估
通过实验观察和数据记录，我们发现循迹小车在较为平整、光线充足的黑线地毯上表现较好，能够准确跟踪黑线行进。然而，在黑线不明显、光线较暗的情况下，小车的循迹性能会有所下降。
2. 行进速度与转弯半径
根据实验数据分析，循迹小车的行进速度受到多种因素的影响，包括地面摩擦力、电机功率等。在实验中，我们发现增加电机功率可以提高小车的行进速度，但同时也会增大转弯半径。
3. 应用前景
循迹小车作为一种智能机器人，具有广泛的应用前景。在工业自动化领域，循迹小车可以用于物料搬运、装配线操作等任务；在仓储物流领域，循迹小车可以实现货物的自动分拣、运输等功能；在智能家居领域，循迹小车可以作为家庭服务机器人，提供家居清洁、送餐等服务。
四、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了循迹小车的工作原理和应用前景。循迹小车的循迹性能受到地面条件和光线影响，需要进一步优化。在实际应用中，循迹小车可以广泛应用于工业自动化、仓储物流和智能家居等领域，为人们的生活和工作带来便利。
循迹避障小车设计报告
项目名称： 智能小车
系别： 信息工程系
专业：11电气工程及其自动化
姓名： 刘亮、崔占闯、韩康
指导老师： 王蕾
目录
摘要： ...............................................................................................3关键词： .............................................................................................3
绪论： .................................................................................................3
一、 系统设计 .............................................................................4
1.1、任务及要求 ...................................................................4
1.2车体方案认证与选择 ......................................................4
二、硬件设计及说明 ....................................................................5
2.1循迹+避障模块 ..............................................................5
2.2主控模块 ........................................................................6
智能循迹小车-电子设计大赛优选全文
制作：袁坤朱昊汪武杰第1页智能寻迹小车总结报告08电本3袁坤朱昊汪武杰1.设计任务：设计并制作了一个智能电动车，通过车前方的感光模块引导小车沿黑色路径运行，并记录小车整个运动过程的时间。（1）感光模块引导小车运动：图1如图1，小车运行在以白色背景的黑色轨迹上。小车在整个运行过程中沿黑色轨迹运动，当黑色轨迹向左转时，小车能够自动左转弯，左转弯灯亮；当黑色轨迹向右转时，小车能够自动右转弯，右转弯灯亮。（2）小车能记录整个运行过程的时间：在小车开始运行时，单片机控制计时，当小车收到停止指令后，计时器停止计时，并通过小车上的数码管显示小车整个运行过程的时间。黑色轨迹白色背景小车
制作：袁坤朱昊汪武杰第2页2.程序框图寻迹小车的主程序如下开始结束起跑检测是否行驶在黑线上开始计时显示时间行程结束是否继续行驶转弯调整相应的转向灯亮是是否否
制作：袁坤朱昊汪武杰第3页3.系统的具体设计与实现根据设计任务要求，并且根据我们自己的需要而附加的功能，该电路的总体框图可分为几个基本的模块，框图如（图2）所示：3.1红外传感模块设计中选用红外传感器来准确检测黑色寻迹线。共设置2个传感器,传感器检测到黑色的寻迹线时，输出逻辑电平1，检测不到黑色寻迹线时，输出逻辑电平0。在小车正前方中间安装两个标号是1号和2号的传感器用于定位寻迹线中心线，如图。STC89C51开始/终止按感光器模块计时模电机驱动模转向灯驱动模块计时模块12
制作：袁坤朱昊汪武杰第4页实物图：由电路图可以看出，在整个运行过程中，红外线发射管一直工作，发出红外线，由于黑色对红外线的反射量很小，而白色背景对红外的反射量很大，这样经过红外接收管的电压值的不同，可以判断出小车的运行情况。当小车在黑色轨迹上正常运行时，1号和2号传感器输出1，当小车右偏时，2号由输出1转变为0，此时单片机驱动电机模块，调控小车左右两轮的转速，调整车身向左转；当小车左偏时，1号由输出1转变为0，单片机调控小车车身向右转。传感器部分是小车的“眼睛”，只有通过它的引导小车才能正常在轨道上运行。在小车的调试过程中，遇到了一些问题。第一，两个传感器中的红外管有时一直感光，有时感光很差；第二，在黑线上运行时，在一些弯路传感器可以判断出来，一些反应迟钝，并且恢复直行的时候，传感器却依然保持上一状态运行。这些调试总体反映出传感器的反应灵敏度不高，对光的变化不敏感。经过分析实验发现，当红外发射和接收管的距离过近时，会出现红外接收管一直感光的问题，并且在阳光比较充足的地方运行小车，阳光对小车传感的影响很大，因此要在比较暗的位置进行实验。在提高灵敏度上，当传感模块的红外探头距离轨道的距离越近时，模块的反应灵敏度越高，因此在小车装配的时候，把感光模块的位置尽量的降低了。3.2转向灯模块如图所示，定义D1为左转向灯，D2为右转向灯，当小车左转时，经单片机发出指令，P1.0端口输入低电平，由“1”变为“0”，使D1灯，即左转向灯发光。右转向灯同理。3.3电机驱动模块L9110是一种二通道推挽式功率放大专用集成电路元件，它有两个TTL/CMOS兼容电平输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正方向运动，具有较大的电流驱动能力，使用它能提高整个电机的可靠性。
“探月小车”的设计与制作设计说明
页脚.
系统设计文件
第 1 册
共 1９ 页
共 1 册
产品型号
产品名称 “探月小车”的设计与制作
产品图号
本册容 技术说明、使用说明、安装说明、测试说明
批准
旧底图总号
年 月 日
底图总号
日期 签名
09.4.27 2009EJZ005
目录
一、 技术说明…………………………..………………………(4)
1. 技术参数与规格…………………………………………….(4)
2. 功能及用途………………………………………………….(4)
3. 系统结构…………………………………………………….(4)
3.1 工作原理…………………………………………….(5)
4. 焊装调………………………………………………………(10)
4.1 焊接工具与耗材…………………………………..(10)
4.2 焊接注意安全事项……………………………….(10)
4.3 调试和常见故障………………………………….(10)
5.程序……………………………………………………….(11)
5.1 程序流程图…………………………………………..（12）
（1） 小车主流程图………………………………………(12)
（2） 循迹流程图………………………………………..(13)
（3） 避障流程图…………………………………..……(13)
智能循迹小车的设计与实现
龙源期刊网
智能循迹小车的设计与实现
作者：过怡 王云宝 董亚萍
来源：《无线互联科技》2018年第05期
摘 要：文章设计一种基于Andorid移动终端控制的智能小车系统，小车采用四轮结构，8组红外对管对黑色轨迹进行循迹，利用超声波传感器进行避障。S5PV210微控制器系统进行传感器控制及小车循迹。Andorid移动终端通过WiFi模块与S5PV210微控制器进行数据通信，实现小车的灵活控制和信息的实时采集。
关键词：循迹；Andorid：S5PV210：WiFi
智能小车的应用领域十分广泛，目前智能小车的设计和研发过程中通常通过串行口与PC连接进行数据的传递，PC机上的上位机软件系统通过串行方式将控制数据传递给智能小车，然后将小车放到场地中运行，一旦小车开始运行，无法根据小车实际运行情况实时改变参数和获得小车的运行参数。部分智能小车虽然可以通过无线遥控方式控制移动小车动作，但是局限于特定环境并且上位机系统无法获得实时运动情形[1]。这样对小车的调试和设计带来困难，延长了小车设计调试的时间。
本文采用无线WiFi模块将智能小车与移动终端（Android手机、平板电脑等）相连，利用移动终端良好的图像界面，便于携带，随处移动等特性，代替传统PC机的上位机系统，可以遥控智能小车的运动，并根据小车的实际运行状态随时发送修改参数，并获得智能小车的参数信息，大大提高了智能小车调试测试的效率。
1 系统整体结构
移动终端上运行上层控制软件，用户在上层控制软件上设置相应参数，移动终端将控制命令通过WiFi发送给智能小车控制板上的WiFi模块，WiFi模块将数据以串行方式发送给S5PV210微控制器，S5PV210微控制器根据控制命令驱动电机控制车轮以一定速度行进，S5PV210微控制器底层代码定时获取红外传感器和车轮码盘数据以调整车轮转向和速度，实现沿黑线循迹，同时定时获得超声波传感器数据实现避障。用户需要查看小车的参数时，可以在上层控制软件上选择显示信息，S5PV210微控制器将采集到的超声波、光照、码盘等信息发送给移动终端并显示在上层软件界面上。本系统结构如图1所示。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计
一、硬件设计
1、 车体结构
智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。
为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。
2、 传感器模块
（1）循迹传感器
循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。
为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。 （2）避障传感器
避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。
在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。
3、 控制模块
控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。
单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。
摄像头识别的智能车硬件系统设计
龙源期刊网
摄像头识别的智能车硬件系统设计
作者：冀勇钢 张彦朋 郑汉明
来源：《现代电子技术》2013年第10期
摘 要： 智能车在探测、救生等方面具有广阔的应用前景，针对图像识别智能车缺乏稳定的运行状况，提出一套完整的硬件设计思路。该系统以飞思卡尔公司的MC9S12XSl28单片机为核心控制器，设计智能车整体硬件系统框架，并详细给出了智能车电源单元电路、电机驱动模块、舵机控制的电路图。通过分析路径信息采集、速度信息采集、以及对输入/输出模块与单片机连接，说明如何构成一个闭环反馈系统。以上硬件系统应用在智能车中得到了稳定的运行。
关键词： MC9S12XC128； 摄像头； 智能车； 速度控制
中图分类号： TN911⁃34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）10⁃0136⁃03
0 引 言
近年来，智能车辆和智能交通已成为汽车和智能控制领域的研究热点之一。智能车即轮式移动机器人，智能车的设计涉及模式识别、传感技术、电子、控制、计算机、机械和电源等多个学科[1⁃2]。智能小车能在非特定环境下工作，在探测、救生等方面具有广阔的应用前景，对智能循迹系统的研制和改进，对上述领域产品的研发具有推动作用。
本文以第七届飞思卡尔智能车比赛为背景，讨论摄像头识别的智能车在复杂道路条件下的运行情况。该系统采用MC9S12XS128微控制器作为核心控制器并结合OV7620图像传感器获取路况信息。微控制器输出三路PWM信号，其中两路用来控制车速，一路用来控制舵机的方向。三路信号均通过调节PWM信号的占空比，来控制直流电机的正转、反转转速和舵机的转向。实现对智能车的良好精确的控制，没有一套合理稳定的硬件电路是难以保证智能车的良好运行。本文主要对智能车的硬件系统进行相关设计。
1 智能车硬件系统整体框架
基于CCD的智能车循迹系统的研究
第３０卷第６期 ２０１０年ｌ２月 苏州大学学报（工科版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＵＺＨＯＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ） Ｖ０Ｌ ３０ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１０
文章编号：１６７３—０４７Ｘ（２０１０）一０６—００２７一ｏ４
基于ＣＣＤ的智能车循迹系统的研究
熊慧，尤一鸣
（天津工业大学电气工程与自动化学院，天津３００１６０）
摘要：系统采用Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ １６位ＭＣ９Ｓ１２ＸＳ１２８为核心控制器，利用ＣＣＤ采集路面信息，单片机获 得ＣＣＤ采集的路面信息和速度信息，采用改进的二值化图像处理方法，以排除黑色引导线以外物体
的干扰，调节小车的速度和舵机的方向，实现智能车按照给定的路径前进。实验表明，在这种控制策 略下，小车能够排除各种干扰信息，稳定高速地行驶。 关键词：循迹；路径识别；二值化；智能车
中图分类号：ＴＰ１８ 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ＣＣＤ或者红外传感 器实现数据的采集。ＣＣＤ的前瞻性好，控制精细，但算法复杂。本文对采用ＣＣＤ的路面信息采集与控制算法
进行简化改进，使小车能够沿黑色引导线快速行驶，又不会冲出跑道。该小车采用Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司生产的 ＭＣ９Ｓ１２ＸＳ１２８型号单片机作为控制芯片，通过单片机的片内ＡＤ模块和ＣＣＤ采集小车前方黑色引导线的图 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２００９年全国智能车比赛中取得二等奖。
１ 整体设计
按照功能将整个小车分为六大部分：ＣＣＤ摄像头图像采集模块、电源模块、驱动模块、测速模块、舵机转 向模块、辅助调试模块。图１为系统硬件模块图。 １．１ ＣＣＤ图像采集模块
本文采用ＣＣＤ作为识别路径的传感器，此模块的主要作用 是识别黑色引导线。工作原理为：ＣＣＤ摄像头的信号通过 ＬＭ１８８１视频分离芯片向ＸＳ１２８产生行信号中断和场信号中断，