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用摄像头循迹智能车硬件系统设计 　　摘要： 介绍了用摄像头循迹的智能车的硬件系统设计的思路，重点说明电源管理模块、道路信息采集模块、道路信息处理模块、舵机控制模块、车速检测模块、电机控制模块、串口通信模块等的设计方法。综合各个模块的设计结果，构成一个完整的智能车硬件系统。 　　Abstract： The hardware designing idea of smartcar tracking with Camera is described. The following modules are discussed： power managing module， road information detecting module， road information treating module， direction controlling module， speed detecting module， engine controlling module and serial comunication module. A smartcar can be made with these modules. 　　关键词： 摄像头；循迹；智能车；硬件系统；设计 　　Key words： camera；tracking；smartcar；hardware；design 　　中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0201-02 　　1 智能车硬件系统的总体结构 　　用摄像头循迹的智能车由硬件系统和软件系统两部分构成。硬件系统包括电源管理模块、信息采集模块、数据处理模块、运动控制模块和串口通信模块等[1]。其中，信息采集模块包括道路信息采集子模块和车速信息采集子模块；运动控制模块包括舵机控制子模块、直流电机控制子模块。软件系统包括各模块的初始化、道路图像采集程序、数字信号处理程序、舵机方向控制程序和电机速度控制程序[2]。本文介绍硬件系统的设计方法。智能车的硬件系统结构如图1所示。 　　本智能车采用飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12XS128作为核心控制芯片；使用CMOS数字摄像头OV6620采集道路信息；通过PWM信号对转向舵机进行控制；借助于光电编码器测速，通过PID控制算法对电机实行闭环控制。各个部分经过MCU的协调处理，使小车能够以较快的速度在指定的道路上行驶。 　　2 智能车硬件系统各个模块的设计 　　2.1 数据处理模块 本智能车采用MC9S12XS128单片机作为控制核心。该单片机内含16位中央处理器、128KB的程序存储器、8KB的数据存储器、2个异步串行通信接口、1个串行外设接口、1个8通道输入捕捉/输出比较定时器模块、16通道12位的ADC、一个8通道脉冲宽度调制模块和多个数字I/O口[3]。 　　本智能车使用的MC9S12XS128的I/O口如下： 　　PT0——输入捕捉的摄像头行同步信号； 　　PT1——输入捕捉的摄像头场同步信号； 　　PB0～PB7——输入摄像头采集到的图像数据； 　　PT7——输入车速检测信号； 　　PWM23——输出舵机的PWM控制信号； 　　PWM01、PWM45——输出电机的PWM控制信号； 　　PS0、PS1——串口通信接口。 　　2.2 电源管理模块 整个智能车的电力供应来源于飞思卡尔智能车大赛组委会提供的充电电池。电池的额定输出电压为7.2V，电量为2000mAh。由于各个模块对电源的要求不同，特别是对电压的要求不同，因此，需要采用不同的稳压芯片，从电池中分流出电压不同的分电源给不同的模块供电。智能车的供电系统如图2所示[1]。 　　单片机MC9S12XS128的工作电压是5V，要求电源稳定，避免电机工作时产生的干扰。为此，采用稳压芯片LM2940，从7.2V电池上取电，输出电压为5V，单独为单片机供电。 　　用于采集道路信息的摄像头、电机驱动电路、用于采集小车速度信息的编码器等，它们的工作电压都是5V，对电源质量要求不太高，这里采用稳压芯片LM2940，从7.2V电池上取电，输出电压为5V，同时为摄像头、电机驱动电路、编码器供电。 　　舵机的工作电压是6V，需要较大功率的电力供应，要求电源低内阻、大电流、电压稳定。为此，采用稳压芯片LM1117，从7.2V电池上取电，输出电压为6V，单独为舵机供电。 　　电机需要大功率的电力供应，要求电源低内阻、大电流、电压较高而且稳定。为此，直接从7.2V电池上取电，单独为电机供电。 　　2.3 信息采集模块 　　2.3.1 道路信息采集子模块 本智能车采用摄像头进行路径识别，其工作原理是用摄像头拍摄小车前方道路的图像，获得小车前方的路况信息，根据道路的类型实施相应的控制策略，使小车能够沿着黑