摘要:运用嵌入式技能和图画处理技能,规划制作了依据MC9S12XS128单片机的多功用智能小车。智能小车能够在包含岔口的路面进行自主择路跋涉。抵达结尾后,在显现屏上显现路口挑选计划、跋涉间隔、跋涉时刻、跋涉速度。该体系经过CMOS摄像头OV5116检测路面信息,运用比较器对图画进行硬件二值化,用于路面辨认,经过光电编码器检测智能小车的实时速度,运用PID操控算法调理驱动电机的转速和转向舵机的视点,完成了对智能小车运动速度和运动方向的闭环操控。整个体系的电路结构简略,本钱低价,可靠性高。经实践测验,智能小车各项方针均到达预期的规划方针。
智能轿车是智能体系与轿车工业相结合的产品,它是一个集核算机、传感器、自动操控、人工智能等多种高新技能于一体的归纳体系。它在确保跋涉安全、进步驾驭体会、节能环保等方面发挥着越来越重要的效果。作为未来轿车职业的开展方向,它的开展必然促进其他职业的开展,并在必定程度上代表了一个国家在智能操控方面的水平。
智能小车体系在环境感知、数据处理、操控战略及体系建立上与智能轿车体系有许多相似之处,能够为科考、抢险救灾供给安全途径,未来也能够用在军事勘探、运动方针盯梢预警等方面。智能小车体系的研讨能够推进智能轿车职业更快更好地开展。
文中对智能小车的各个模块进行了深化的剖析,从体系整体概述、硬件规划、软件规划等方面介绍了以摄像头为传感器的智能小车的规划办法:在现有车模的基础上,经过加装摄像头、殖度检测器,比较器,完成对小车速度、方位、运行状况的实时丈量,并将丈量数据传送至单片机进行处理,然后经过单片机对小车施行智能操控,终究完成了小车的自主跋涉功用。
1 体系的整体概述
智能车体系的整体作业形式为:运用CMOS图画传感器拍照路面图画,输出PAL制式的图画信号,选用LM1881芯片进行操控信号别离,得到行、场同步信号,再依据给定的阈值,经过比较器进行硬件图画二值化;图画信号、场同步信号、行同步信号输入到MC9S12XS128单片机,经过算法优化处理后取得首要的路面信息;经过光电编码器来检测车速,并运用MC9S12XS128单片机的计数器进行脉冲核算,取得速度和旅程;依据路面信息、速度信息得到舵机的转向角和电机的转速,把决议计划后得到的操控信号输出给舵机和电机,以操控小车的跋涉。此外,经过LED显现屏显现小车的跋涉状况,运用按键对小车的各个模块进行微调,体系结构如图1所示。
2 体系的硬件规划
智能车以MC9S12XS128处理器为中心,经过CMOS模仿摄像头OV5116获取跋涉途径,对路途信息进行提取,依据小车的姿势与路途之间的误差发生操控量,操控舵机进行转向,编码器实时反应电机转速,使速度操控更精确,完成对小车更好的操控。本体系的硬件规划首要包含以下4个模块。
2.1 图画收集模块
摄像头有CCD和CMOS两种:CCD摄像头具有对比度高的长处,但需求作业在12 V电压下,为了确保小车的灵活性,小车的电源容量不会很大,用小型电源为CCD摄像头供电关于整个体系来说过于耗电,而且CCD摄像头在小车高速移动的过程中简单发生含糊和重影,影响图画质量CMOS摄像头不光体积小,耗电量小,而且在高速运动下图画安稳,不易发生失真。因而,本体系选用CMOS摄像头,如图2所示。OV5116收集到的模仿信号经由LM1881别离进场中止和行中止信号,模仿信号经由比较器LM393后得到二值化的途径信息,芯片阵列巨细为352 x 288,有用光敏面为312 x 215像素,电源是6 V(DC)。摄像头输出的是非全电视信号为PAL制式模仿信号,每秒25帧,电视扫描线为625线,奇场在前,偶场在后。
2.2 速度检测模块
为了得到智能车的实时速度,选用200线的编码器对小车进行不时测速,编码器与小车选用齿轮咬合,使速度丈量愈加精确。
2.3 主板操控模块
智能车的操控体系电路由三部分组成:MC9S12XS128为中心的最小体系板、LED显现屏、键盘。MC9S12XS128处理器插在体系板上,并在体系板上集成了信号收集、信号处理、电机操控、舵机操控等单元。为了减小电机驱动电路带来的电磁搅扰,把主板操控模块和电机驱动部分分开来,排布在小车的两头。主板上连接了本体系的首要电路:电源稳压电路、最小体系板插座、视频同步别离电路、比较器集成模块、摄像头接口、舵机接口、电机驱动模块、编码器模块、键盘接口、LED显现屏等,如图3所示。
2.4 电源驱动模块
本体系中电源稳压电路有两路,一路为+5 V稳压电路,另一路为+12 V稳压电路。+5 V给单片机、摄像头、LM1881、LED显现屏模块供电。+12 V给电机驱动电路供电。体系中+5 V电路功耗较小,而且都是用于数字信号的处理,运用线性稳压器即可。需求特别注意的是,小车加快跋涉时,驱动电时机发生非常大的电流,为进步体系作业安稳性,有必要运用大功率的驱动芯片,而且确保稳压芯片有杰出的散热环境。
3 体系的软件规划
高效的软件体系是智能小车的魂灵,是小车快速安稳跋涉的保证。本体系选用CMOS摄像头进行路面辨认,图画收集处理就成了整个软件的中心内容,图画收集流程如图4所示。
3.1 途径提取及优化处理
比较红外传感器、电磁传感器而言,摄像头传感器具有视界规模大的特色,而且会遭到杂点、穿插连线、反光以及各种搅扰物的影响,因而有必要对得到的图画进跋涉一步的优化,扫除搅扰要素,对路面进行更有用地辨认,供给更精确的路面信息供单片机进行优化决议计划。在图画信号处理中提取的路面信息首要包含:路面中心方位,路面宽度,路面曲率。