EEPW论坛

作者：湖北汽车工业学院 盛昌 杨超 段佳伟

指导教师：吕科 王新超

      作品简介

　　摘要

　　随着数字图像处理技术的发展，面阵CCD 摄像头在自动控制领域得到了越来越广泛的应用。

　　本文在对CCD 图像处理技术和单片机嵌入式应用进行深入研究的基础上，借鉴国内外先进技术，研制出了具有自动循迹，转弯，加减速功能的智能小车。本文介绍了基于面阵CCD 图像处理技术以及MC9S12XS128 微控制器嵌入式技术的智能小车的设计原理及研制过程。论述了智能小车自动控制系统的实现方法，着重讨论了智能小车的硬件设计和以Codewarrior C 交叉编译器为开发工具的软件设计。

　　在智能小车的研制过程中，利用CCD 摄像头采集到的图像存在杂点和误差，这对单片机的控制影响较大，因此需要运用图像处理技术对数字图像进行处理，以达到对黑线正确识别的目的。

　　第一章引言

　　本智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12XS128作为唯一的核心控制单元，采用一组线圈作为传感器，感应由赛道中心导线产生的交变磁场检测道路信息，通过单片机处理优化，把控制信号发送给电机和舵机。同时通过自制的转速传感器获取小车速度，进行速度反馈处理，最后利用PID控制方式作为电机驱动。本文对线圈的选择及对跑道位置的的检测进行了简要的分析，对小车的硬件与软件设计进行了介绍。

　　技术报告以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，共分为五章。其中，第一章为引言部分。第二章主要介绍了小车的总体方案的选取。第三章介绍了硬件设计，主要介绍了电路的设计;检测模块的设计。第四章对小车的软件设计进行了详细的介绍。第五章描述了小车的软件调试过程。

　　第二章智能车整体设计

　　2.1 技术方案的实现

　　介于飞思卡尔智能车比赛的特征，我们不难发现赛道多是以弯道为主，在此我们需要考虑其弯道的极限速度，为了配合响应的控制，我们在机械，硬件电路，软件调试做了相应的配比。像系统板的位置固定，传感器方案，转向机构的优化，转弯策略的调整。

　　系统采用主办方提供的飞思卡尔16 位微控制器MC9S12XS128 作为核心控制单元，采用PWM 和PID 技术，控制舵机的转向和电机转速。系统还扩展了液晶和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的调试与相关参数调整。此外，软件系统增加了复位快速自动重启技术，防止小车受到干扰后不能正常运行情况的出现。信号由安装在车前部的光电传感器采集，经过选频，滤波电路传入MCU，MCU 对信号进行处理后，由PWM 发生模块发出PWM 波，分别对转向主舵机，电机进行控制，完成智能车的转向，前进。在智能车后轮上安有光电编码器，采集关于车轮转速的脉冲信号,经由MCU 进行PID 计算后自动调节对电机的PWM 波的占空比，控制车速度。

　　本系统中，使用了摄像头来黑线位置的检测,从而可以进行识别路径。摄像头传感器的路径检测作为一个关键部分，对其处理的好坏直接决定了小车运行状态和动态性能。本文析了采用位置模糊控制的理论来判断黑线的位置，采用较大视野的镜头来减少盲区。本系统显示了高度的智能化、人性化，并且具备良好的安全性、稳定性与反应的灵敏性，后面的各个章节将分别与之介绍。

全文请访问：摄像头组 湖北汽车工业学院-摄像头1队技术报告.pdf。