基于CMOS数字摄像头检测路径地智能小车设计.pdf

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1、基于CMOS数字摄像头检测路径的智能小车设计1111毛堃，樊月珍，钱桦，刘桂林（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：TP302DesignofAutoRouteIdentifiedV

2、ehicleModelBasedonCMOS1111MaoKun，FanYue-zhen，QianHua，LiuGui-lin（1．InstituteofTechnology,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China）Abstract:FreescaleMC9S12DG128processorwasusedonanAutoRouteIdentifiedVehicleModel.ThevehiclemodelobtainsthetrackimagethroughaCMOSdigitalcamera.Ituse

3、sbinarizationmethodtogetblackline.Smartcaranalyzestheroadconditionsaheadthroughaspecificalgorithmsothatitcaneasilyadjustitsvelocityaccordingtodifferentconditions.Theexperimentalresultsshowthatthemethodwasreasonable.Keywords:FreescaleMCU,CMOSdigitalcamera,imageacquisition,velocity,

4、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。自2006年清华大学承办了第一届全国大学生智能车竞赛以来，已经成功举办了三届，今年是第四届。本文将介绍本课题组设计的赛车的整体情况，具体包括：软硬件结构的设计、驱动模块的工作原理和控制策略等。1系统硬件设计赛车包括五大模块：电源模块、单片机模块、图像采集模块、电机驱动模块和速度反馈模块。1.1电源模块电源模块为系统工作提供所需要的电源。因为电路中的不同模块所需工作电压和电流各不相同，所以电源模块包括多个稳压电路。

5、稳压电路需要向各模块提供的电压如下：提供给单片机、CMOS摄像头及速度传感器的5V电压；提供给舵机的6V电压；提供给后轮电机的7.2V电压。1.2单片机模块单片机负责接收并处理赛道图像数据、赛车速度等反馈信息，从而对电机和舵机进行合理的控制。1.3图像采集模块图像采集模块采用COMS数字摄像头采集赛道图像信息，然后将数据传给单片机。摄1基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(BJFU-YX2010-8)1像头按一定的分辨率，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

6、将此电压值通过视频信号端输出。当摄像头扫描完一行，视频信号端就输出低电平，并保持一段时间，此低电平即行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后隔一行开始新扫描，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帧[1]图像，每幅又分奇、偶两场先奇场后偶场，故扫描周期为20ms。由于数字摄像头输出的是数字量，同时行、场同步中断信号内部已经分离，消隐区也十分有规，因此不需要用同步视频信号分离芯片LM1881来对信号进行行、场中断分离。相比

7、模拟摄像头，数字摄像头的外围电路简化了不少。1.4电机驱动模块单片机无法直接驱动电机，因此必须加入驱动电路。本赛车采用的驱动芯片是Motorola的MC33886电机驱动芯片。电机驱动模块电路图如图1所示。往届比赛中的参赛队伍很多都采用了两路PWM波输入到MC33886的IN1和IN2口从而驱动电机，根据MC33886的功能真值表中的正转反转特点，并考虑到赛车的速度值调节精度要求不高，因此本次设计将一路PWM信号直接输入到IN1，一路IO端口接IN2。OUT1和OUT2分别接在电机的两端，IO口输出的高低电平的切换就可以实现电机两端的电压的变化，实现正转反

8、转。通过合理有效的反转制动有助于提高赛车在赛道上的行驶效率。图1电