XXXX暑期培训ppt课件

1、1小车循迹及传感器及其软硬件设计张仁彦信息与电气工程学院2021.72021年山东省机器人大赛暑假培训2什么是小车循迹3循迹小车的系统功能构造主控制器(单片机、ARM和DSP等)电源电路5V、3.3V、6V和12V等舵机驱动(转角控制)电机驱动(速度控制)测速电路(速度反响)A/D转换电路(传感器信号采集)轨迹检测传感器直流(或步进)电机舵机通讯模块(传送系统信息)电池(5V7.2V12V24V)循迹小车PC机(上位机)4轨迹表示可见黑色线条不可见不讲交流电信号5循迹检测传感器黑色线条光电法红外传感器、激光传感器图像处置法摄像头6主要内容光电法循迹图像法循迹71. 光电法循迹1.1 根本任务原

2、理1.2 电路设计1.2.1 红外传感器1.2.2 激光传感器1.3 传感器的规划1.4 软件设计81.1 任务原理红外光或激光，照射到黑色物体反射光能量少淡色物体反射光能量大根据反射光的强弱检测黑线91.2 电路设计1.2.1 红外传感器1.2.2 激光传感器101.2.1 红外传感器红外对管一体红外发射管和接纳管分别Tcrt5000：蓝色是发射，黑色是接纳，发射端短的接地，接纳端长的接地11运用要点反射的红外光能被对应的红外接纳管接纳相邻管之间互不干扰防止其它光源干扰，如：不能强光照射选用任务电流：电流与光强间的线性度和运用寿命留意测试有效检测间隔12硬件电路设计读高低电平A/D转换 激光

3、传感器发射管调制管接纳管对焦透镜15发射管和发射电路发射管调制管下拉电阻调整方波信号频率180KHZ淘宝红树伟业普通接LD，PD脚可以不用 16本卷须知硬件极性不能接反；尽量防止人体接触和带静电物体接触激光管，防止静电烧坏；但防止焊接过热和较长时间过热处理方法：释放人体静电烙铁先通电，在焊接的时候拔掉电源用胶固定软件激光传感器相互之间的干扰处理方法：分时发光的战略，运用74LS作为分时控制器 17接纳管和接纳电路接纳管160KHZ-200KHZ，180KHZ左右的频率下接纳才干最强常态低、常态高 对焦透镜对焦聚光加强接纳才干 18item.taobao/item.htm?id=95523903

4、11&_u=n2i1c7920d6191.3 传感器的规划rfidinfo/tech/n1523_1.html202122清华大学“摇头车23极限前瞻24北京科技大学“摇头加“点头车251.3 软件设计1.3.1 软件流程图1.3.2 典型控制战略261.3.1 软件流程图开场系统初始化读取红外接纳管信号点亮红外发射管判别车道类型如直道、小弯和大弯等计算舵机转角计算电机转速PWM舵机转角控制PWM电机转速控制测速速度PID271.3.2 典型控制战略北京科技大学第三届飞思卡尔智能车竞赛加权法激光传感器一字排布图 28激光传感器在普通赛道上传感器位置分布激光传器在起点处激光传感器在十字交叉线处2

5、9光电传感器途径识别算法 传感器重心取值分配图3031弯道战略入弯减速、出弯加速入弯急减速、弯内提速、出弯加速322. 图像法循迹2.1 图像法任务原理2.2 电路设计2.3 软件设计332.1 图像法任务原理摄像头采集图像图像处置的方法识别轨迹342.2 电路设计2.2.1 摄像头任务原理2.2.2 图像信号的根本概念2.2.3 摄像头分类2.2.4 模拟摄像头电路设计2.2.5 图像采集352.2.1 摄像头任务原理根本概念像素、帧、行、场、电子扫描、同步和消隐PAL制式36根本概念像素平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处置系统中，这些

6、组成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越明晰。电视原理与系统.courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm37图象帧电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进展了一个帧处置，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成，帧是构成活动图象最小单元。视觉暂留时间约50 200ms 电视原理与系统.courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm38扫描将组成一帧图象的像素，按顺序转换成电信号的过程称为扫描。电视系统中，扫描多是由电子枪进展的，通常称其为电子扫描。行

7、扫描从左至右扫描帧(或场)扫描自上而下扫描隔行扫描 每帧扫描行数不变，将每帧图像分为两场奇场和偶场传送。电视原理与系统.courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm39同步同频：扫描速度一样；同相：每行、每幅的扫描起始时辰一样即同频又同相才干实现同步扫描保证图象既无程度方向扭曲景象，也无垂直方向翻腾景象。同步脉冲每当扫描完一行时参与一个行同步脉冲每当扫描完一场时参与一个场同步脉冲。消隐在图像换行和换场时，电子枪回扫时不扫描电视原理与系统.courseware.ecnudec/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm40黑白全电视信号

8、由 图像信号和确保扫描同步的复合同步信号以及消除扫描逆程回扫线的复合消隐信号等辅助信号而构成的。41PAL制式每秒25帧50场分辨率标清：720*576场消隐区、行消隐区、场同步、行同步422.2.2 图像信号的根本概念亮度人眼对光的明暗程度的觉得 对比度最大亮度与最小亮度的比值灰度灰度即亮度级差或称亮度层次 432.2.3 摄像头分类数字摄像头输出数字信号，如OV6620 模拟摄像头输出模拟信号， PAL制式NTSC 制式CMOSCCD44数字摄像头OV6620 45CCD与CMOS比较CCD成像质量高动态呼应比较好，比较重电压12VCMOS质量轻对电源电压的要求低，功耗比较低成像质量差，分

9、辨率低，噪声大电压5VVCC、GND、AV三跟线 46小电视显示的CCD摄像头采集图像4748位置低力臂小位置高力臂大转弯时产生的离心力山东大学智能车竞赛讲稿,202149直线行驶时，与安装位置无关，没有影响因舵机在前轮，转向时安装在前影响大安装在后，转向时影响小图象中心偏移量大图象中心偏移量小山东大学智能车竞赛讲稿,202150最远点最近点轴心线成像可视范围垂直夹角大，可视范围大，在线数一定的条件下，分辨率底垂直夹角最远点最近点轴心线成像可视范围垂直夹角小，可视范围小，在线数一定的条件下，分辨率高垂直夹角山东大学智能车竞赛讲稿,2021512.2.4 模拟摄像头电路设计电源电路5V、12V视频分别电路5253542.2.5 图像采集利用同步信号向处置器发出中断恳求，在中断中采集图像。像素同步信号提示出现一个新的像素数据行同步信号提示一行开场场同步信号提示一场开场数字摄像头像素同步读一个像素的灰度，存入数组行同步数组换行场同步开场接纳一幅新图像55模拟摄像头A/D转换获得像素值像素的灰度，存入数组行同步开场新一行图像，A/D转换延续转换获得像素值场同步开场接纳一幅新图像56采集图像结果57图像二值化结果582.3