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基于CCD传感器的智能车设计
北京科技大学智能车实验室
陈曦
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目录
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1
CCD智能车电控系统
2
为什么要使用CCD？
3
电机、舵机控制
4
程序流程
1.CCD智能车电控系统
CMOS摄像头
上位机
图像信号
图像模拟信号
LM1881
行同步信号
光电编码器
奇偶场信号
速度脉冲
直流电机
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AD口
MC9S12DG128B
PWM7
电机驱动电路
处理后的图
象信号
无线调试模块
PWM5
舵机
1.CCD智能车电控系统
CCD摄像头
单片机最小系统（上）
系统主板电路（下）
舵机
直流电机驱动电路
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电池
直流电机
2.为什么要使用CCD？
为什么选择CCD?
Reason 1
较大的前瞻距离
，可以使小车在
高速行驶下有足
够的时间依据路
况进行调整
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Reason 2
丰富的视频图象信
号，为小车提供丰
富了路面信息，为
小车调整速度转向
提供各种参考数据
2.为什么要使用CCD？
较大的前瞻距离
高速情况下，对赛道的提前判断和相应
很重要，使用摄像头可以有效的实现这个
目的。
在全国比赛中，我们所设计的智能车图
象采集系统，摄像头有效前瞻距离最大可
达2.5米，在全国所有队伍中处于前列。
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2.为什么要使用CCD？
丰富的视频图象信号
摄像头采集的数据为二维图象信号，
我们可以根据这个图象知道下面的赛道类
型，如果是直道就高速行驶，如果是弯道
就以合适的速度行驶。而且可以根据赛道
的不同类型采取不同的控制策略。
下面是几张摄像头采集回来的图象。
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2.为什么要使用CCD？
CCD摄像头采集回来的直线图象
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2.为什么要使用CCD？
CCD摄像头采集回来的弯道图象
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2.为什么要使用CCD？
CCD摄像头采集回来的S弯图象
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2.为什么要使用CCD？
手
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3.电机、舵机控制
直流电机控制系统
PWM
驱动
闭环速度控制
PID
电机
测速
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3.电机、舵机控制
黑线位置
PID
PWM
首先，要对像头采
集来的图象进行分
析，得到我们所需
的黑线位置及变化
情况。
然后，把黑线位置
作为控制系统输入
量，使用PID算法
对舵机角度进行控
制，实现舵机快速
响应。
最后，以PWM波
的形式向舵机输入
控制信号，实现智
能车转向控制。
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4.程序流程
图象采集
图象处理
高速稳定行驶！
转向控制
速度控制
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4.程序流程
程序流程简介
电机控制
图象采集
舵机控制
使用增量式PID算法对电机
进行闭环速度控制，有效控
制电机加减速
图象采集系统电路设计方法
很多，根据不同的图象采集
电路设计方案，编写相应的
图象采集程序，得到清晰的
使用位置式PID算法对舵机
图象数据。由于单片机的运
信号处理
进行控制，以实现舵机快速
算速度有限，因此编写高效
响应
的图象采集程序很有难度，
需要不停的理论分析、思考
和尝试。
得到图象数据后，要对图象进行很多处理，包括
去噪、黑线边缘提取、黑线分离、黑线中心计算
分析赛道类型、分析赛道变化情况等，这个是整
个程序里比较重要也是比较复杂的部分。
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