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智能小车路径识别及速度控制系统的实现
韩山师范学院物理与电子工程系董晓庆谢森林李平
[摘要]本文介绍了智能小车路径识别及速度控制系统具体实现方法。在该系统中,由CS 摄像头实现路径识别,直流电机作为
驱动,舵机控制方向,旋转编码器检测速度,利用非线性 PID 算法实现小车的路径跟踪、速度的闭环控制,使小车能按照给定的引导
线平稳、快速地行驶。实验证明:系统能很好地满足智能车对路径识别性能和抗干扰能力的要求,舵机调节响应时间快,稳态误差小,
具有较好的动态性能和良好的鲁棒性。
[关键词]智能小车路径识别跟踪 CS 摄像头非线性 PID 算法
引言两块 MC33886 并联电路图。
自第一台工业机器人诞生以来,机器人的发展已经遍及机械、电子、
冶金、交通、宇航不断提高,
它大大提高了劳动效率,减轻了人的劳动强度,提高了产品质量,改善了
劳动环境,减少了能源和材料消耗,保证了安全等。
智能小车,即轮式机器人,是移动机器人的一种,其内容涵盖机械、
汽车、电子、自动控制、计算机、传感技术等多个学科的知识领域,作为
一门新兴的综合技术,可广泛的应用于工厂自动料车、固定场地搬运车
等技术领域,也可应用于复杂、恶劣的工作环境,具有良好的民用和军
用应用前景。

图 1 智能车控制系统结构图图 3 两块 MC33886 并联电路原理图
智能车控制系统如上图 1 所示,CMOS 摄像头采集路面的灰度图为了对车速进行闭环控制,该系统增加了车速检测模块,本设计中
像传给单片机,单片机通过对图像的处理识别路径,并实时地通过测速采用的是 OMRON 公司生产的 E6A2- CS100 型光电编码器。速度传感
模块检测小车速度,利用 PID 算法实现对小车的转向及速度的闭环控器通过后轮轴上的齿轮与电机相连,那么轮子的转动速度跟传感器的
制。速度成正比,这样就实现了速度的检测。
该系统采用飞思卡尔公司高性能 16 位单片机 MC9S12DG128 为核
心控制器,该单片机可以升级到 50MHz,能够达到通常只有 32 位控制路径识别
器才能达到的性能水平,完全可以满足图像采集处理、电机、舵机实时摄像头输出的是数字信号,先要用 DG128 的 IIC 模块对 OV7620
控制的要求。内部寄存器配置。然后分别将视频同步信号(奇偶场同步信号、行同步
视觉模块采用 CMOS 摄像头,CMOS 摄像头是一种高集成度大规信号、位同步信号)输入单片机。再采用单片机内部定时计数器进行分
模集成电路,使用光敏元件为感光器件,经光电转换直接产生电压信频采样,采用间隔点取样的方式,以减轻 CPU 的负担。并在采样同时进
号,具有很高的灵敏度,D 有很大的降低。因为模拟环境行简单的图像处理:
是白色地面上铺黑色的引导线,所以我们只需要采集灰度信号就可以●跑道识别,对采集到的图像色点的灰度进行“二值化处理”,针对
了,即 YUV 颜色空间里的 Y 信号,信号处理量不大,基本可以满足实时环境亮度进行相应阀值的设置;
采集、处理的要求。图 2 为编码芯片 OV7620 与 16 位单片机的电路图: ●将路面