飞思卡尔摄像头智能小车设计及舵机算法优化_史彬

DOI：10．3969/j．issn．1001-3824．2012．05．020

飞思卡尔摄像头智能小车设计及舵机算法优化

史

彬，牛岳鹏，郭

勇

（华北电力大学自动化系，保定071000）

摘要：基于黑白CCD摄像头和飞思卡尔XS128单片机进行实现自主寻迹的智能小车的设计。分别介绍了该智

机械结构设计和程序控制总体流程，并对实现车模转向的PID控制算法进行改进和优化。能小车的硬件系统设计、

经过实际测试，本系统基本实现了小车在最优路径下的高速平稳行驶。关键词：智能车；飞思卡尔；舵机控制；CCD摄像头；舵机算法中图分类号：TP273.3

文献标识码：A

文章编号：1005-3824（2012）05-0087-03

0引言

智能汽车使用的是一种集环境感知、规划决

自动行驶等功能于一体的综合系统，涉及到自策、

动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机和机械等多个学科，是典型的高新技术综合体，具有重要的军用及民用价值。本文的设计以飞思卡尔智能车竞赛为背景，以XS128单片机作为核

coupleddevice，电荷耦心控制单元，以CCD（charge-合元件）数字黑白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，以舵机控制小车前轮转向。比赛赛道是一个具有特定几何尺寸约束、摩擦系数及光学特性的KT板，其中心贴有黑色条带作为引导线，宽度为2.5cm。在行驶过程中，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，然后作控制决策，控制转向舵机和直流驱动电机工作。

图1智能车系统功能模块结构框图

1.1

智能车整体设计方案

硬件系统的设计

1.1.1主要模块

智能车系统主要包括以下模块：S12单片机模驱动电机、舵机、转速反馈和CCD视频采集模块、

块。整体结构框图如图1所示。

收稿日期：2012-05-16

1.1.2视频同步分离电路

智能模型车自动控制系统中使用黑白全电视信号格式CCD摄像头采集赛道信息［1］。摄像头视频信号中除了包含图像信号之外，还包括了行同步

行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽信号、

脉冲信号、前均衡脉冲、后均衡脉冲等［2-5］。因此，若要对视频信号进行采集，就必须通过视频同步分离电路准确地把握各种信号间的逻辑关系。我们使用LM1881芯片对黑白全电视信号进行视频同步分离，得到行同步、场同步信号，具体原理不再赘述。视频同步分离电路原理如图2所示。1.1.3外部A/D转换器电路