学文网本文以Freescale-K60DN512 P144为主控芯片，构建了智能小车自动寻迹控制系统。论文首先介绍了系统的基本组成结构和工作原理；其次对各个功能模块的设备选型作了说明；最后阐述了系统的软件设计以及变成软件，并列出了部分程序。在具体行驶中小车控制系统通过摄像头采集的数据经主控单元采用黑线凹槽算法来实现小车的自动寻迹。经试验该系统基本实现了小车的自动寻迹功能。
【关键词】智能小车 自动循迹 控制系统
无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶；作为无人驾驶汽车的模型智能小车是无人车的理论基础。智能小车是一个具有路径感知能力和辅助驾驶能力的综合体，能够在复杂的路况下沿着预定道路自动行驶。智能小车循迹系统是基于摄像头和飞思卡尔微处理器组成，由摄像头进行采集***像信息送入处理器后分析道路参数并作相应的操纵处理。
1 系统组成
智能小车的总体控制系统如***1所示。
1.1 MCU主控模块
MCU的选取非常重要，即要考虑功耗，又得兼顾性能方面。本系统选取的主控芯片是Freescale- K60DN512 P144，该芯片是摩托罗拉旗下的飞思卡尔公司出的一款ARM处理器，其中针对嵌入式应用的32位Kinetis控制器中的K60系列。该MCU使用了cortex-M4内核，处理器主频100MHz（Up to 100 MHz ARM Cortex-M4 core with DSP instructions delivering 1.25 Dhrystone MIPS per MHz），有超频潜力（经试验最高可超频至200MHz）。
1.2 摄像头及***像采集
摄像头是小车的眼睛，是道路探测的关键模块，因此选取一款合适的摄像头是提升系统稳定性的重点，经过仔细研究，在性能和功耗两方面综合考虑下选取了一款捕食者摄像头。
该摄像头有以下特点：
（1）该器件分辨率可以达到652*582，传输速率可以达到60帧；
（2）内置 10 位双通道A/D转换器，输出8位***像数据；
（3）具有自动增益和自动白平衡控制， 能进行亮度、对比度、饱和度、γ校正等多种调节功能；
（4）其视频时序产生电路可产生行同步、场同步、混合视频同步等多种同步信号和像素时钟等多种时序信号；
（5）支持连续和隔行两种扫描方式， VGA与QVGA两种***像格式；
（6）多种数据格式如 Bayer RGB、RGB565、YCrCb 4：2：2 和CCIR656，能够满足一般***像采集系统的要求；
（7）3.3V 电源供电， 工作时功耗
摄像头的白平衡功能很重要，我们要扫描的是黑线白背景，白平衡能自动平衡掉光源的干扰信号，有利于MCU的数据处理。
此摄像头可以切换彩色/黑白模式，由于处理的颜色越多，MCU负载越大，所以我们通过IIC协议把摄像头配置成数字、黑白输出模式。如***2所示。
1.3 速度检测模块
智能小车行驶时需要对其速度进行闭环控制。速度检测模块采用500线的瑞普ZSP3004型光电编码器、5V直流供电，将其固定在小车后轮附近。光电编码器的信号输出与控制芯片连接，并将其配置成脉冲累加器，通过5ms对脉冲累加器的值读取计算来火车较准确的车辆实际速度。
1.4 电机驱动芯片的选型
采用进口英飞凌芯片BTN7971。其特点如下：
（1）典型最大电流 68A；
（2）增加总线驱动芯片 74LVC245，提高信号驱动能力，同时隔离 BTN7971 和单片机，保护 BTN7971 和单片机芯片，防止 BTN7971 损坏后将电池电压直接输入到单片机，进而烧坏单片机控制引脚；
（3）增加 MIC5219 电源芯片，为总线驱动芯片 74LVC245 提供电源，实现驱动芯片和单片机电平匹配；
（4）电机输出端增加压敏电阻，防止电机瞬间换向产生峰值电压进而损坏其它芯片；
（5）工作电压范围：7V～14V；最大不能超过16V；
（6）电机工作频率范围：0～25KHz；推荐驱动频率范围：3KHz～8KHz。
1.5 舵机的选型
Futaba S3010的参数说明：
黑线（ 接地） ， 红线（ 电源线） 和白色（控制线）。S 表示舵机，3表示它用的是三级马达，0表示是泛用型，10是指此舵机为模拟电路控制舵机。整体介绍：属于位置伺服型电机，在负载力矩小于最大输出力矩的情况下，其输出转角与控制信号脉宽成线性关系。
通过PWM控制：高电平为1520us时：一定为中间位置；高电平为920us时：一定为最左边位置；高电平为2120us时：一定为最右边位置。
2 系统流程***
4 结论
文中提出的智能寻径小车的设计及实现方法，处理简单，执行效率较高，经过实践该系统能实现小车的自动寻径。但该系统还需要进一步完善算法以适应更复杂的路况。
参考文献
[1]冯震，刘佳.基于摄像头的智能小车寻迹系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化（PLC FA），2010：77-79.
[2]马艳，徐淑华，周建春.基于摄像头寻迹的智能电动车的设计[J].机械与电子，2009（02）：21-24.
作者单位
山西农业大学信息学院 山西省太谷县 030800
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