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摄像头车常见问题解答 2009 12 7 是否得使用MC34063升压电路升压至12V给摄像头供电 答 可以不使用 摄像头内部电路的供电部分包含有一个7805稳压芯片 也就是把外部的电源稳定到5V给摄像头供电 实际上摄像头使用的是5V供电 所以外部供电的电压只要能使7805稳定到5V即可 为了使电路简化 我们就直接使用电池供电了 多一块电路 多一根飞线 就多一处隐患 我们使用的摄像头是CCD的吗 答 不是 摄像头按感光芯片的不同分为CCD摄像头和CMOS摄像头 我们使用的是CMOS摄像头 二者的区别主要如下 a CCD摄像头价格昂贵 一般都在百元以上 而CMOS摄像头价格便宜 我们使用的CMOS摄像头在70元左右 b CCD摄像头功耗大 CMOS摄像头功耗小 c CCD摄像头体积大 重量重 当把它架高后 重心太高 容易晃动 CMOS摄像头体积小 重量轻 相对来说比较好 d CCD摄像头成像质量好 CMOS摄像头成像质量稍微差一点 但是在实际的调试中发现相差不大 尤其是在静态时 我们几届比赛用的都是CMOS黑白摄像头 就是给大家发的那种型号的CMOS摄像头 我们能否使用H桥电机驱动来代替MC33886电机驱动 答 可以 但是坚决不推荐 原因如下 a 虽然H桥的驱动能力比MC33886强 但是在目前的速度下 3m s左右 二者相差不大 可以忽略不计 b H桥电路结构复杂 在出现问题时解决起来非常困难 而MC33886电路比较简单 一般不出问题 因此 我们强烈建议使用MC33886 SP30 能否按下图中红线的方式行走 答 不可以 这是比赛规定 必须绕圈按黑线的方式行走 舵机电源直接接电池8V左右 是否会烧 答 电池刚充好时电压大概在8 4V左右 直接接给舵机不会烧 烧是因为温度太高 温度与电流有关 电流与扭矩有关 当然电压高了更容易烧 但电压不是主要原因 而且电压高了 舵机的响应更加快 我们使用的舵机必须是FutabaS3010 不得更换为其他舵机使用 这是比赛规定 且不要让舵机长时间的偏到一边卡死 否则会打坏内部齿轮 严重的直接冒烟烧掉 电机驱动MC33886使用两块或多块并联是否更好一些 答 理论上是 但效果不很明显 MC33886两块并联使用有时会出现两块片子冷热不均 一块没温度 另一块烫的要死 这是由于两块片子的性能不同造成的 不同批次生产的产品在性能上有很大的差异 即使是同一批产品 也没办法保证所有的芯片性能相同 a 两片MC33886的导通时间不可能完全相同 对于PWM信号而言 存在桥臂同时导通的情况 也许只有很短的时间 但是电流是很大的 b 两片MC33886的内阻不可能完全一样 这就直接导致了电流的均匀度不佳 c 布线的问题 如果两片MC33886所接收到的PWM信号不同步 也可以造成同时导通 但是 现在还有很多学校使用并联的MC33886来驱动电机 第三届东北大学就是用33886拿的冠军 MC33886就是一个半桥 稳压芯片 LM2940 两端的4个电容有什么作用 答 这四个电容均为滤波电容 输入端的两个电容对电池给稳压芯片的输入滤波 稳压芯片输出端的两个电容对稳压出的5V滤波 一般是两端各使用一个大电容并联一个小电容进行滤波 大电容滤除低频干扰 小电容滤除高频干扰 各电容的容值要根据干扰的大小进行计算选取 由于我们不需要那么高的精度 所以就随便找一个大电容并联一个小电容使用 其次 输出端的大电容还可以增强稳压效果 当输出端电压突然被拉低时 大电容通过放电进行补偿 保证输出仍然是5V 电阻阻值和电容容值的读法 电阻 a 数字前两位为有效数字 而第三位为倍率 例如 334表示 33 10的4次方 33 10000 330K 621表示 62 10的1次方 62 10 620 b 小于10欧姆的电阻的标注 用R代表单位为 的电阻的小数点 例如 75R表示 75 4R7表示 4 7 依此类推 4K7表示 4 7K 1M5表示 1 5M 电容 a 数字前两位为有效数字 而第三位为倍率 例如 104表示 10 10的4次方pF 10 10000pF 0 1uF105表示 10 10的5次方pF 10 100000pF 1uF 如下是串口电路 摄像头组用来看图像的必备工具 电平的概念和串口偷电问题 计算机采用RS232电平 高电平 逻辑1 的电平为 15V 5V 低电平 逻辑0 的电平为 5V 15V 5V 5V为无效状态 单片机采用TTL电平 高电平 逻辑1 的电平为0 5V 低电平 逻辑0 的电平为 5V 0 单片机和计算机采用不同的电平 他们不能直接相连 因此需要使MAX232等芯片来实现RS232与TTL电平的逻辑转换串口偷电 有这样的现象 MAX232不供给 5V电源 即不接 5V和GND 也可以正常工作 原因 MAX232可以通过偷电为自己供电 说法 由于MAX232具有偷电功能 所以有些同学图省事 不接电源工作 这种接法厂家没有推荐 而且在传输数据的同时 会发生丢数的问题 这种现象我们遇到过 所以大家一定要使MAX232供电工作 摄像头型号和参数 型号 SS2000A 2 B 2线数 320线镜头焦距 3 2mm输出制式 PAL制式标准视频信号 为什么电机需要驱动电路 直流电机内部就是一堆线圈 导线 形成的一个实际电感 所以 直流电机等效为一个电感和电阻的串联组合 流过电机的电流越大 电机的转速越大 由于单片机管脚输出的电流一般都是mA级别的 显然电流不够大 即驱动能力弱 所以增加电机驱动电路 就是要增加流过电机的电流 一般都是几安培 由上图可知 1 PWM波相当于一个开关 其控制驱动电路的通断 2 由于电机的特性我们不可以改变 比赛规则 所以 增加大电机的驱动能力 只能升高电源电压或者减小驱动电路内阻 然而 比赛规则中明确指出 禁止使用DC DC升压电路直接为驱动电机以及舵机提供动力 全部电容容量和不得超过2000微法 电容最高充电电压不得超过25伏 所以 升高电源电压这一招行不通 所以 选择内阻比较小的驱动电路 就成了我们提高电机驱动能力的一个方面 用MC33886实现电机的正反转 答 看MC33886的Datasheet我们可以知道如下的事实 IN1IN2OUT1OUT2高电平低电平高电平低电平电机正转低电平高电平低电平高电平电机倒转这样不就可以实现电机的正反转了么 为什么还得设计正反转电路 此言差矣 原因如下 1 按照上面的方法 IN1 IN2分别接单片机的两个IO口 让其分别输出高低电平 就可以实现正反转 这是事实 但是我们对电机无法进行调速 2 对电机进行调速 就要用到PWM波 那么我们可不可以让单片机的两个IO口输出幅值相反的PWM波 这样就可以实现电机的正反转和调速 但是事实上 由于输出的PWM波频率较大 我们无法保证单片机输出的两路PWM波幅值正好相反 所以不可以这样来实现电机的正反转 指点 我们可以通过设计一个数字电路 来保证两路PWM波幅值正好相反 不妨试试 为什么电机满占空比跑 速度也特慢 答 现象重述 1 电机空载时转速正常 2 电机带载时转速不正常 即使满占空比速度也特慢 显得很没劲 空载 车轮不接触物体时 电机空转 带载 车轮接触地面时 称电机带载工作 3 MC33886很烫 可能原因 电机驱动电路出了问题 电流没有流入电机 导致电机驱动力不够 解决办法 仔细检查电机驱动电路是否焊接完好 另注 这一问题会经常出现 就是因为驱动电路焊的有问题 可能漏焊 虚焊等 去年有一辆车就是同样的现象 但MC33886不烫 5V稳压电源很烫 说明驱动电路的电流没有给到电机 反而给灌给了电源 解决嘛 重焊了一次电机驱动电路就好了 摄像头改装 1 摄像头外部改装买来的摄像头有三路线 分别为电源线 视频输出 音频输出未剪线时 三个接头红色AUDIO 黄色VIDEO 黑色电源 三个接头外部的金属皮均为地线剪开每个接头后面的线 这三根线的表皮都包着一层细铜丝 那是地线 也就是说 用一层地线包裹电源线和信号线 起到屏蔽干扰的目的 剪开分叉部分之前的总线后 有四根细线 红线 电源线黄线 视频信号输出白线 音频信号输出 我们不用 黑线 地线摄像头旁边小的驻极体是麦克 用来接收音频信号 我们不用 直接cut掉 摄像头改装 把红黄黑三个接头直接剪掉 自己把视频信号线 电源线 地线直接引出来即可 LM1881的功能简介 答 LM1881是一款视频同步分离芯片 采用LM1881可以从摄像头信号VIDEO中分离出奇偶场同步信号O E和行同步信号HS 1 奇偶场同步信号 奇偶场同步信号输出为高低电平 奇场输出高电平 偶场输出低电平 其可以直接接单片机普通I O口 用时只需读取该I O口的高低电平就可以知道摄像头当前输出的图像是奇场还是偶场 场同步信号周期为 T 40ms 2 行同步信号 行同步信号为一系列脉冲信号 其直接接单片机的外部中断口IRQ脚 并将中断设置为下降沿触发 或低电平触发 每次行同步信号到来都引发一次外部中断 我们可以对中断进行计数 便可知道当前黑白图像信号是哪一行 行同步信号周期为 T 64us 40ms 625 有了奇偶场同步信号和行同步信号就相当于我们确定了当前是第几场图像的第几行 但该行的左右位置和每个位置的黑白信息却不清楚 这就需要用到黑白图像信号 3 黑白图像信号 每一行的黑白图像信号夹在两个行同步信号之间 一行的黑白图像信号包含了该行每一个点的黑白信息 由于赛道的黑白信号在摄像头输出信号中占绝大部分比例 因此叠加行同步信号和场同步信号 对黑白信号经过二值化后的结果影响很小 所以我们直接将摄像头的输出信号经过A D转换 或比较器转换等 后提供给单片机作为每行提取赛道黑线时的参考信号 综上所述 通过这三个信号 我们就可以知道当前是第几幅图像的第几行 且知道了每行图像的黑白信息 黑白图像信号不是LM1881输出的 是摄像头给LM1881的信号 摄像头图像畸变 答 由于摄像头不是垂直于地面 其安装高度以及倾斜角度造成我们得到的图像远端和近端并不是一样的尺度 小孔成像 也就是说近端黑线宽 远端黑线细 出现失真现象 畸变 或叫失真 主要有 梯形畸变和桶形畸变 很多学校对这两种畸变都做了深入的研究 并且给出了图像校正的方法 但是对我们来说 暂时没有必要去进行图像的校正 按目前的失真图像完全可以跑好 所以不要花大量的时间进行图像的校正 同时 图像校正对机械的安装精度有要求 如果机械上一处有偏移 就要进行图像校正参数的重新整定 摄像头图像调整标准参考 一 摄像头支架稳固我们的摄像头支架安装一定要稳固 做机械的同学需要在这方面下点功夫 如果车在跑开的过程中摄像头总是摇晃 那图像肯定是不稳的 搜索黑线很容易出错 二 保证图像正中 校准 当我们把车放在直道上时 让赛道位于车的正中央 此时 从上位机看到的赛道黑线中心图像应该是直线 且中心位置为40 由于摄像头本身的问题 一般情况下 按上述得到的图像黑线不是中心位置为40的直线 而是有一定的倾斜 通过上下左右旋转摄像头 从而使得图像位于正中 此时从外观上看 摄像头有一定的倾斜 但没有关系 图像是正的 这就保证了以后的图像不会左右失衡 这是图像校准 这一步必须要做 三 减小摄像头视野死区摄像头视野死区位置如下图所示 我们要保证这一死区尽可能的小 目前要保证这一死区在10cm之内 否则死区太大 搜索黑线时会因丢失黑线而出错 尤其是在过弯时 我们常常为了减小死区范围而下压摄像头 但要保证不能看到舵机 尤其是我们现在舵机是立着安装的 特别容易看到 如果我们在图像的底端总能看到一黑的横杠 其不随摄像头的变化而变化 说明摄像头看到舵机了 就要把摄像头往上掰一点四 加大前瞻摄像头前瞻如下图所示 目前 我们要保证前瞻尽可能的远 能达到1m以上最好 这样才能体现出摄像头的优势 最主要的是 前瞻远 我们可以得到更多的信息 能够较早的知道前端的路况 可以实现过弯提前减速 可以实现弯道直冲等效果 但同时 前瞻越远 前端的图像越容易受到干扰 尤其是反光 赛道反光 图像上看不到黑线 这需要权衡一下 同时在程序上要做好处理 五 图像最大清晰化 1 焦距通过调节焦距 保证摄像头所看到的图像最清晰 这一般不用调 买回的摄像头本身焦距就正好 2 电位器通过调节电位器 给摄像头信号增加一个直流偏置 这一直流偏置可能在2 5V左右最好 3 阈值不同的环境需要不同的阈值 当调车换一个环境时 一定要调节阈值使之图像最好 决赛时我们要到体育馆试车 试车时这一步必须要做 先前程序中给的是140 是随便给的 当时并没有通过上位机看这一阈值得到的图像是否最好 目前很多组以为这一阈值最好 不敢更改 误解 适合自己的就是最好的 4 远端图像稳定当我们把车放到直道上看图像时 通过前述调节 一定要保证最远端图像特别稳 由于图像畸变的问题 远端的黑线比较细 最远一行一般可能宽度就1 3个点 即使这样 我们也要保证最远一行图像稳定 黑