引言
本智能车采用飞思卡尔公司的 HC9SDG128 单片机作为主控芯片，采用 PID 控制算法，使用codewarrior IDE集成开发环境作为程序设计的基本软件平台。 由 LM7805 为其提供稳定的+5V 电压，由 LM7806 为舵机提供+6V 电压，使用 CCD 线型摄像头作为黑色引导线的检测设备，经 LM393 比较后供单片机进行数据采集，从而可以进行路径识别。电机驱动采用的是 IRF640，使用红外光电管来测量速度，相关信息显示在 LCD 液晶显示屏上，采用四个按钮按键进行参数的设定，为现场调试提供了友好的人机界面。本论文将分模块介绍我们的智能车的制作，将整个系统分为机械结构调整、路面检测模块、速度传感器、电机驱动、舵机控制模块等几大章节。
第一章 绪 论
图像识别技术属于数字信号处理(Digital Signal Processing - DSP) 技术的范畴，他们的研究内容涉及到光学系统、微电子技术、计算机科学、 数学分析等领域。广泛应用于工业、农业、交通、地质、卫星遥感、机器人 视觉、目标跟踪、自主车导航等领域。 本智能车采用飞思卡尔公司的 HC9SDG128 单片机作为主控芯片，采用 PID 控制算法，使用 codewarrior IDE 集成开发环境作为程序设计的基本软 件平台。由 LM7805 为其提供稳定的+5V 电压，由 LM7806 为舵机提供+6V 电 压，使用 CCD 线型摄像头作为黑色引导线的检测设备，经 LM393 比较后供单 片机进行数据采集，从而可以进行路径识别。电机驱动采用的是 IRF640，使 用红外光电传感器来测量速度，相关信息显示在 LCD 液晶显示屏上，采用四 个按钮按键进行参数的设定，为现场调试提供了友好的人机界面。
1.1 传感器的基本知识
1.1.1 CCD
CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过， 人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作 组成视觉感应。CCD经过长达三十多年的发展，大致的形状和运作方式都已 经定型。CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最 底下的电子线路矩阵所组成。目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。 目前主要有两种类型的CCD光敏元件，分别是线性CCD和矩阵性CCD。线 性扫描仪扫描照片的方法相同。这种CCD精度高，速度慢，无法用来拍摄移动 的物体，也无法使用闪光灯。矩阵式CCD，它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素，当快门打开时，整个图象一次同时曝光。通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中，相近的像素使用不同颜色的滤镜。典型 的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。这两种排列方式成像的原理都是一样 的。在记录照片的过程中，相机内部的微处理器从每个像素获得信号，将相 邻的四个点合成为一个像素点。该方法允许瞬间曝光，微处理器能运算地非 常快。这就是大多数数码相机CCD的成像原理。因为不是同点合成，其中包 含着数学计算，因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图象总是无法达到如刀刻般的锐利。
1.1.2 CMOS
互 补 性 氧 化 金 属 半 导 体 CMOS （ Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。 CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元 素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电） 和 P（带+电）级 的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使 CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。除了CCD和CMOS之外，还有富士公司独家推出的SUPER CCD，SUPER CCD 并没有采用常规正方形二极管，而是使用了一种八边形的二极管，像素是以 蜂窝状形式排列，并且单位像素的面积要比传统的CCD大。将像素旋转45度 排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间，光线集中的效率比较高，效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。传统CCD中的每个像素由一个二极管、控制信号路径和电量传输路径组 成。SUPER CCD采用蜂窝状的八边二极管，原有的控制信号路径被取消了，只需要一个方向的电量传输路径即可，感光二极管就有更多的空间。SUPER CCD在排列结构上比普通CCD要紧密，此外像素的利用率较高，也就是说在同 一尺寸下，SUPER CCD的感光二极管对光线的吸收程度也比较高，使感光度、 信噪比和动态范围都有所提高。
1.1.3 红外反射式光电传感器
反射式光电传感器的光源有多种,常用的有红外发光二极管,普通发光 二极管,以及激光二极管,前两种光源容易受到外界光源的干扰,而激光二极 管发出的光的频率较集中,传感器只接收很窄的频率范围信号,不容易被干 扰但价格较贵。理论上光电传感器只要位于被测区域反射表面可受到光源照射同时又能被接收管接收到的范围就能进行检测,然而这是一种理想的结果。因为光的反射受到多种因素的影响,如反射表面的形状、颜色、光洁度, 日光、日光灯照射等不确定因素。如果直接用发射和接收管进行测量将因为 干扰产生错误信号,采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性 和准确性。红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送红外管发射, 光敏管接收调制的红外信号,原理如图1.1所示。
