電路欣賞:智能視覺尋找機器人導航係統的設計與實現
發布時間:2015-01-09 責任編輯:echolady
【導讀】機ji器qi人ren的de巡xun線xian行xing走zou要yao求qiu精jing確que且qie速su度du要yao有you明ming顯xian的de提ti高gao。往wang往wang在zai很hen多duo比bi賽sai中zhong,速su度du都dou被bei當dang做zuo是shi出chu奇qi製zhi勝sheng的de關guan鍵jian。本ben文wen提ti出chu了le一yi種zhong智zhi能neng視shi覺jiao尋xun線xian機ji器qi人ren的de導dao航hang係xi統tong設she計ji,以yi單dan片pian機ji為wei核he心xin,利li用yong低di分fen辨bian率lv攝she像xiang頭tou代dai替ti光guang電dian傳感器的機器人高速尋線行走設計方案。
核心控製器設計
為了實現視頻采集,考慮綜合性價比、設備安裝等因素,核心控製器選用16位高性能單片機——MC9S12DG128(以下簡稱 S12)。它的指令處理時鍾可以達到38MHz,其A/D轉換器的工作時鍾可以達到16MHz,用於采集視頻。同時它擁有8路PWM通道,控製舵機和直流 電機完成轉向和速度控製;8路捕捉/比較通道獲取作為速度傳感器的編碼器脈衝信號;串行通信接口用於無線調試;多達64 個IO(通過IO複用方式)足夠用於狀態顯示及參數設置。另外,其擁有128k的flash存儲空間,無需進行存儲器擴展,在片內就可以實現視頻數據存儲 和調用。如圖2所示,整個係統采用一塊單片機,無需添加其他控製器、存儲器,成為真正的“單片”係統。
視頻采集模塊
由於單片機A/D速度限製,需要選用低分辨率的黑白攝像頭。因為低分辨率意味著視頻單行掃描時間的增加,而黑白攝像頭意味著隻需要單路A/D就可以完成 視頻采集工作。選擇了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同步信號,連入s12的脈衝捕捉通道。通過捕捉信號觸發AD模塊工作,采集存儲視頻數據。

圖1
RS-380SH直流電機作為主驅動電機,通過PWM信號控製。選用MC33886全橋驅動芯片,通過兩路半橋實現電機正反 轉zhuan。這zhe裏li的de電dian機ji反fan轉zhuan並bing不bu為wei實shi現xian倒dao車che,而er主zhu要yao用yong於yu車che體ti減jian速su。在zai進jin行xing電dian機ji正zheng反fan轉zhuan切qie換huan時shi,電dian機ji驅qu動dong電dian流liu會hui隨sui著zhe負fu載zai增zeng大da而er瞬shun間jian放fang大da,因yin此ci需xu要yao增zeng大da穩wen壓ya能neng力li,保bao證zheng係xi 統正常工作電壓,避免單片機自動重啟。在整個係統中,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,為了方便開發,這裏選用最常用的7.2V充電電池組。隻需在係統內加入5V穩壓芯片,提供5V電壓。
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