智能視覺(jué)高速尋線(xiàn)機器人導航系統電路設計
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核心控制器設計
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/324444.htm為了實(shí)現視頻采集，考慮綜合性?xún)r(jià)比、設備安裝等因素，核心控制器選用Freescale公司的16位高性能單片機——MC9S12DG128（以下簡(jiǎn)稱(chēng)S12）。它的指令處理時(shí)鐘可以達到38MHz，其A/D轉換器的工作時(shí)鐘可以達到16MHz，用于采集視頻。同時(shí)它擁有8路PWM通道，控制舵機和直流電機完成轉向和速度控制;8路捕捉/比較通道獲取作為速度傳感器的編碼器脈沖信號;串行通信接口用于無(wú)線(xiàn)調試;多達64 個(gè)IO（通過(guò)IO復用方式）足夠用于狀態(tài)顯示及參數設置。另外，其擁有128k的flash存儲空間，無(wú)需進(jìn)行存儲器擴展，在片內就可以實(shí)現視頻數據存儲和調用。如圖2所示，整個(gè)系統采用一塊單片機，無(wú)需添加其他控制器、存儲器，成為真正的“單片”系統。
視頻采集模塊
由于單片機A/D速度限制，需要選用低分辨率的黑白攝像頭。因為低分辨率意味著(zhù)視頻單行掃描時(shí)間的增加，而黑白攝像頭意味著(zhù)只需要單路A/D就可以完成視頻采集工作。選擇了Omvision生產(chǎn)的ov5116芯片為內核的CMOS黑白攝像頭，分辨率為320×240，圖像刷新頻率50Hz。同時(shí)選用LM1881視頻同步信號分離芯片提取視頻信號中的行同步和場(chǎng)同步信號，連入s12的脈沖捕捉通道。通過(guò)捕捉信號觸發(fā)AD模塊工作，采集存儲視頻數據。
圖3 視頻采集電路原理圖
電機控制及電源
RS-380SH直流電機作為主驅動(dòng)電機，通過(guò)PWM信號控制。選用Freescale公司的MC33886全橋驅動(dòng)芯片，通過(guò)兩路半橋實(shí)現電機正反轉。這里的電機反轉并不為實(shí)現倒車(chē)，而主要用于車(chē)體減速。在進(jìn)行電機正反轉切換時(shí)，電機驅動(dòng)電流會(huì )隨著(zhù)負載增大而瞬間放大，因此需要增大穩壓能力，保證系統正常工作電壓，避免單片機自動(dòng)重啟。在整個(gè)系統中，有多種電壓需求，單片機和舵機為5V供電;CMOS攝像頭為 6～9V。因此，為了方便開(kāi)發(fā)，這里選用最常用的7.2V充電電池組。只需在系統內加入5V穩壓芯片，提供5V電壓。
本文設計了一個(gè)基于視覺(jué)的以高速尋線(xiàn)為目的的行走機器人系統。系統采用一塊高性能單片機，完成了從視頻采集到視頻處理，最終實(shí)現速度和轉向控制的一套尋線(xiàn)行走功能。系統輕便靈巧，無(wú)需存儲器擴展和其他可編程器件配合，搭建費用低。該方案在參加第一屆全國大學(xué)生智能車(chē)大賽中，系統運行平穩，取得了非常優(yōu)異的成績(jì)。
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