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![基于视觉导航的轮式移动机器人毕业设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/4a5f77efb7360b4c2f3f649f.png)
基于视觉导航的轮式移动机器人设计摘要本设计的研究内容是视觉导航轮式移动机器人的底层控制，其核心内容是应用单片机控制步进电机实现机器人的左转弯、右转弯、前进和停止等动作。
论文内容包括四个部分：简要介绍了移动机器人研究现状、对所设计移动机器人系统进行了描述、视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计和视觉轮式移动移动机器人的底层控制。
论文详细地介绍了移动机器人底层硬件系统元件的选型和原理电路图的设计。
我们选用PIC16F877单片机作为下位机接收上位机传来的命令和产生驱动信号。
步进电机的驱动电路采用两个步进电机驱动器-L298，驱动程序写入PIC16F877单片机，通过程序控制步进电机的转速和转向。
采用Propel设计了底层控制系统的原理图和PCB版图，采用Proteus进行程序和硬件系统的仿真。
仿真结果表明：步进电机运行稳定、可靠性高，实现了对步进电机的预期控制。
关键词：移动机器人，运动控制，底层控制，PIC16F877，步进电机VISION-GUIDED WHEELED MOBILE ROBOT（BOTTOM CONTROL）ABSTRACTThe final year project focus on the bottom control for the vision-guided wheeled mobile robot. The core content is to achieve such actions as turning left, turning right, running forward and stopping by using single-chip microcomputer to control stepper motors.The thesis includes four parts: a brief introduction of the-state-of-the-art on mobile robot researches, the framework of the mobile robot system designed in this project, the hardware design and bottom control of vision-guided wheeled mobile robot.Component selection and the principle of circuit design are described in detail for the underlying hardware system of the mobile robot. We choose the PIC16F877 MCU as the slave computer to receive the command from the host computer and to generate the control signals for stepper motors. Stepper motor drive circuits use two stepper motor drivers driver program is written into PIC16F877 microcontroller to control the rotating speed and direction of the stepper motor. Protel, software for circuit and PCB design, is used to design schematic diagram and PCB layout of the bottom control system, and Proteus is used to conduct the simulation experiments for programs and hardware systems testing. The simulation results show that stepper motor can run with stability, high reliability, and the expected motion controls of stepper motor are achieved.KEY WORDS: Mobile robot, motion control, bottom control, PIC16F877; stepper motor前言 (3)第一章移动机器人 (4)§移动机器人的研究历史 (4)§移动机器人的国际现状 (5)§移动机器人研究的国内现状 (7)第2章视觉导航的轮式移动机器人综述 (9)§视觉导航的轮式移动机器人 (9)§视觉导航系统构成及工作过程 (9)§视觉导航的图像预处理 (10)§视觉导航机器人的运动控制 (11)第3章视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计 (13)§电子元件的选型 (13)§开关电压调节器 LM7805 (13)§步进电机驱动芯片 L298 (13)§单片机PIC16F877 (14)§步进电机 (16)§电路的设计 (17)§方案论证与比较 (17)§电路图的设计 (18)第4章视觉轮式移动移动机器人的底层控制 (23)§步进电机控制原理 (23)§移动机器人的运动模型 (24)§控制器的软件设计 (26)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)附录 (33)单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
160研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.03 (下)随着科学技术的不断发展，机器人在工业生产和日常生活中应用越来越广泛。
轮式驱动的机器人作为比较常见的形式之一，属于移动机器人的一类，具有运动效率高、稳定性强、可搭载性强、可扩展性强等一系列优点，在AGV、救援机器人、探测机器人等领域有着广泛的实践。
在未来的机器人发展过程中，移动机器人将拥有广阔的应用前景。
本文设计的一款以单片机作为控制核心，能够实现对某小型火场进行火源自动寻找和自动灭火的功能。
1 机器人整体结构设计轮式灭火机器人以89S52为控制核心，在寻找火源的过程中以光电传感器实现避障，同时通过红外传感器实现对火源的探测，当发现火源后，采用喷水系统作为灭火手段，以实现精准定位火场、高效实施灭火的功能。
单片机作为常用的系统控制核心，具有体积小、成本低、可扩展性强、编程简便等特点，适用于小型电子系统的开发与应用，故本系统选择单片机为系统控制核心。
火光中包含红外线，故选用红外传感器作为火焰的检测手段。
在机器人移动中，会遇到障碍，选择光电传感器对障碍物进行检测，当检测到障碍时将信号传送至单片机后，由单片机发出指令实现机器人的避障。
如图1所示为轮式灭火机器人整体结构框图。
系统前向通道包含2类传感器，即红外传感器和光电开关传感器；后向通道包含2类执行器，分别是灭火系统执行器和直流减速电机。
本系统中，运动功能是轮式机器人的关键功能之一，只有首先实现轮式机器人的运动功能，才能在此基础上实现检测、避障和灭火等功能。
本设计选用双减速电机作为轮式机器人的驱动方式。
减速电机具有扭矩大的特点，在执行灭火和避障任务时具有一定的优势。
2 硬件电路设计2.1 多路电源电路设计系统多路电源模块的功能是为轮式机器人中各个系统提供稳压电源：光电开关传感器供电电压为+5V；红外传感器供电电压为+5V；最小系统供电电压为+5V；直流电机驱动供电电压为+24V；小型喷水灭火系统供电电压为+24V。
摘要本文介绍了一种基于单片机的武术擂台轮式机器人控制系统设计，通过查阅多篇文献资料，结合设计要求，分析合理的设计方案，详细介绍了武术擂台轮式机器人的硬件组成设计和软件设计流程。
机器人的产生和发展绝不是偶然的。
在现代工业的需求之下，人力劳动力已经不能满足日益增长的工业需求，快节奏的经济增长要求工作效益最大化，此时机器人应运而生。
机器人是一个能够接受人类指令，并按照预定的程序而执行有规律的动作的机械装置。
由于机器人的诞生，使得现代工业发生了翻天覆地的变化。
工业生产由于机器人的参与，大大提升了工厂的生产效率。
对于轮式机器人的设计，首先要了解机器人的整体构成部分。
本文详细介绍了基于单片机的武术擂台轮式机器人控制系统设计的一些基本方法，对各个模块的设计进行了选择与分析。
此次设计主要包括了控制器模块、舵机模块、电机驱动模块、检测模块等部分的设计。
设计中采用了以STC12C5A60S2单片机为控制器，在此基础上配以红外接近传感器、红外测距传感器、灰度传感器、舵机和电机驱动电路，构成一个完整的武术擂台轮式机器人控制系统。
再运用C语言编程实现机器人的软件部分，通过软硬件结合，武术擂台轮式机器人可以实现红外测距、灰度定位、推动对方机器人等功能。
关键词：单片机；轮式机器人；传感器；控制方法；ABSTRACTThis paper introduces a kind of martial arts challenge wheeled robot control system based on single chip design, by looking at more than literature, combined with the design requirements, analysis and reasonable design scheme, introduced the martial arts challenge wheeled robot design of the hardware and the software design process.The emergence and development of the robot is by no means accidental. Under the demand of modern industry, human labor cannot meet the increasing industrial demand, the fast pace of economic growth will require work benefit maximization, the robot arises at the historic moment. The robot is a can accept human command, and in accordance with the scheduled program and perform regular action mechanism. Because the birth of the robot, great changes have taken place in modern industry. Industrial production due to the robot's participation, greatly improved the production efficiency of the factory.To the design of the wheeled robot, the first thing to understand the whole part of the robot. This paper introduces martial arts challenge wheeled robot control system based on single chip microcomputer design some of the basic methods of the design of each module selection and analyzed. This design mainly includes the controller module, servo module, motor drive module, test module and other parts of the design. STC12C5A60S2 microcontroller as controller is adopted in design, on the basis of the match with infrared proximity sensors, infrared distance sensor, gray sensor, steering gear and motor drive circuit, constitute a complete martial arts ring wheeled robot control system. Using C language programming to realize the software part of the robot, through the combination of software and hardware, and martial arts challenge wheeled robot can realize infrared distance, gray level positioning, promote each other robots, etc.Key words:Single chip microcomputer; Wheeled robot; The control method目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1. 系统总体设计以及方案论证 (3)1.1 方案的选择 (3)1.2 系统控制框图 (4)2. 硬件电路设计 (5)2.1 控制模块的设计 (5)2.1.1 控制器的介绍 (5)2.1.2 最小系统的定义 (6)2.1.3 复位电路 (7)2.1.4 时钟电路 (9)2.2 程序下载电路 (10)2.3 电机驱动模块的设计 (11)2.3.1 74HC595芯片介绍 (11)2.3.2 L298N芯片介绍 (13)2.3.3 直流电机介绍 (14)2.3.4 电机驱动模块电路 (16)2.4 电源模块的设计 (17)2.4.1 控制电源 (17)2.4.2 直流电机驱动电源及舵机电源 (18)2.5 检测模块的设计 (19)2.5.1 机器人传感器的介绍 (19)2.5.2 红外接近传感器的介绍 (19)2.5.3 红外测距传感器的介绍 (21)2.5.4 灰度传感器的介绍 (22)2.6 舵机模块的设计 (23)2.6.1 舵机的介绍 (23)2.6.2 工作原理 (23)2.6.3 型号的选择和性能介绍 (24)2.7 其他基本模块的设计 (26)2.7.1 按键模块 (26)2.7.2 电源指示灯电路 (27)2.7.3 报警模块 (27)2.8 总电路设计 (27)3. 软件设计 (29)3.1 软件流程图 (29)3.2 软件仿真图 (31)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 (36)附录2 (37)绪论1. 选题背景及意义1958年第一个机器人诞生，历经几十年的研究，对于机器人的研究成果层出不穷，工业机器人的广泛应用则是最好的体现。
基于C51单片机智能机器人触觉导航系统设计雷道仲【摘要】The tactile sensor has been widely used in intelligent toys and robot navigation.According to this characteristic of the tactile sensor, the author puted forward a solution for a intelligent robot navigation,including detailed introduction about navigation system,and design scheme boththe hardware circuit and software.It has been proved by tests that the Artificial decision method could help the roobt to get away from this situation after it went into a 90 degree corner.%触觉传感器在智能玩具和机器人导航方面有着广泛的应用，作者根据触觉传感器的这一特性设计出一款智能机器人导航电路，详细介绍了导航系统设计方案、硬件电路的组成以及软件的编程思路；并通过测试，提出了机器人进入90度墙角之后的人工决策办法，可以使机器人顺利地从墙角死区退出。
【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P1-3,15)【关键词】传感器;机器人;触须;导航【作者】雷道仲【作者单位】湖南信息职业技术学院，湖南长沙，410200【正文语种】中文【中图分类】TN919.51 触须传感器机完成机器人导航功能，直流伺服电机是机器人的行走系统，完成各种行走动作。
触觉传感器工作原理非常简单，其的等效电路原理图如图2中虚线所示[2]。
（人工智能）基于单片机智能机器人控制系统研究设计基于单片机智能机器人控制系统研究设计引言单片机技术作为自动控制技术的核心之壹，被广泛应用于工业控制、智能仪器、机电产品、家用电器等领域。
随着微电子技术的迅速发展，单片机功能也越来越强大，本设计基于单片机技术、红外技术完成智能机器人控制系统设计。
智能机器人研究于当前机器人研究领域具有十分突ft的地位,其显著的特点是具有环境感知、判断决策、人机交互等功能[1]。
本智能机器人系统主要实现了步行、跟踪、避障、步伐调整、语音、声控、液晶显示，地面探测等功能。
于遇到外界条件发生变化时，该机器人将采取不同的措施对待，较好地表现ft该机器人的思考能力。
1智能机器人简介1.1系统框图该智能机器人控制系统采用俩片AT89C51[2]控制，壹片单片机MCU1用于整个系统的控制，另壹片单片机MCU2用于驱动液晶屏LCM1602工作，它们之间通过I/O 口通讯，以实现俩片单片机共同工作的相互协调控制。
系统框图[3]如图1所示。
图1机器人控制系统结构图设计中，MCU1的P1.0、P1.3分别接触觉传感器，P1.6-P1.7接视觉红外传感器，P2.0-P2.4口控制继电器驱动电路，P2.5口接地面探测传感器，P2.6-P2.7接步伐校正光耦器，P3.0-P3.5接ISD25120语音芯片。
1.2实现功能机器人于移动过程中，会发ft语音提示：“目标搜索中”，同时液晶显示：“Targetisinsearching”；前进过程中发现目标，语音提示：“发现目标”；液晶显示：“Findobject”，机器人自动向该目标转向；对准目标后，语音提示：“锁定目标”，液晶显示：“Lockit”，同时机器人向目标继续前进；如机器人撞上目标，语音提示：“前方有障碍物”，液晶显示：“Obstaclesimpending”，机器人根据触角碰撞的先后顺序，向该相反的方向转角约100度，继续前进；当前方地面ft现断层，语音提示：“危险，前方地面有断层”，液晶显示：“Warning，faultahead”，同时机器人会向后退几步，转向后继续前进；如果机器人于转向过程中，步伐错乱，便会自动执行步伐调整程序，以校正步伐。
摘要随着社会发展和科技进步，机器人在当前生产生活中得到了越来越广泛的应用。
尤其是一种具有道路记忆功能、使用灵活方便、应用范围较广的轮式移动机器人。
本研究是一种基于瑞萨 H8单片机的自循迹轮式智能车的设计与实现，研究具有人类认知机理的环境感知、信息融合、规划与决策、智能控制等理论与方法，本文所述的智能车控制系统可以分为两个大的子控制系统，它们分别是方向控制系统和速度控制系统。
其核心控制单元为瑞萨公司 H8 系列 8位单片机 H8/3048F-ONE，系统采用反射式红外传感器检测赛道白线，在运行过程中能够识别赛道的不同情况，并能够根据信息反馈即时控制智能车的方向和速度，在预定的路径上进行快速移动。
智能车的设计要达到竞速和巡线的目的，竞速环节主要包括动力提供，速度控制两部分；巡线环节包括路面信息，转向控制两部分。
通过对智能车运动模型的建立与分析，本文详细阐述了方向控制系统与速度控制系统等重要控制系统的实现方法，使智能车能够完整通过直道、弯道、坡道和换道的过程，快速稳定的寻白线行驶。
关键词： H8单片机自循迹运动模型控制系统AbstractWith the social development and scientific and technological progress, Robot in the current production and life has been more widely used. In particular, the wheeled mobile robotis with memory function, used of flexible, wide range of application.This study is based on RenesasH8 MCU wheeled self-tracking design and realization of intelligent vehicle, Research of the theories and methods about environmental perception, information fusion, planning and decision-making and intelligent control which like Mechanism of human cognition. This intelligent vehicle control system described can be divided into two major sub-control system, They are the direction and speed control system. The core control unit for the Renesas H8 series of 8-bit microcontroller H8/3048F-ONE. System uses infrared sensors to detect track reflective white lines, during operation to identify the different circumstances circuit. And according to the feedback control the direction and speed of smart cars real-time. Fast moving on the predetermined path. Intelligent vehicle design to achieve the purpose of racing and the transmission line. Racing links include power provided and Speed control; Transmission line links including road information and steering control. Through the movement modeling and analysis on smart vehicle. This paper describes the direction and speed control system and other important realization. So the intelligent vehicle can through the straight, curved, ramp and lane changing process. Fast and stable searching the white lane.Key words：H8MCU self-tracking motion model control system目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1课题要求及总体设计方案 (2)1.1课题要求 (2)1.2课题主要内容及设计方案 (2)1.2.1课题主要内容 (2)1.2.2总体设计方案 (2)2系统硬件设计及实现 (4)2.1硬件组成及各部分作用 (4)2.2舵机的工作原理及驱动 (5)2.2.1舵机的工作原理 (5)2.2.2舵机的驱动 (6)2.2.3舵机的标定和修正 (7)2.3传感器的工作原理及控制 (8)2.3.1传感器的工作原理 (8)2.3.2传感器的采集及处理 (8)2.4电机的工作原理及驱动 (9)2.4.1电机的选择 (9)2.4.2电机的工作原理 (10)2.4.3电机驱动 (10)2.5车体结构 (11)2.5.1硬件电路板的功能需求分析 (11)2.5.2结构需求分析 (12)2.5.3赛道基本要求 (14)3系统软件设计 (15)3.1智能车的数学模型及其控制算法的实现目标 (16)3.2方向计算算法 (16)3.2.1弯道处理 (16)3.2.2换道处理 (17)3.2.3坡道处理 (17)3.2.4过渡处理部分 (17)3.3方向控制算法 (18)3.4速度控制算法 (20)3.4.1赛道分析 (20)3.4.2行驶策略 (20)3.4.3速度给定算法 (21)3.4.4速度闭环 (21)4智能车调试与注意事项 (22)4.1智能车的硬件调试 (22)4.2系统的软件调试 (22)4.2.1单元调试 (22)4.2.2系统的组装调试 (22)4.2.3系统调试 (22)4.3注意事项 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)绪论智能机器人具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，因此能在非特定的环境下作业。
第１０卷第６期２００８年”月军事交通学院学报ＪｏｕｎｒｎａｌｏｆＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＶ０１．１０Ｎｏ．６Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００８●基础理论与应用ＢａｓｉｃＴｈｅｏｒｙａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ基于单片机的轮式机器人视觉系统设计朱云江，徐友春，刘亚豪，彭永胜，赵玉皤（军事交通学院汽车工程系，天津３００１６１）摘要：提出一种应用于轮式机器入的视觉系统方案。
该方案设计了基于１６位单片机和数字图像芯片ＯＶ９６５０的硬件系统和相应的底层软件，给出了硬件系统和软件系统的设计原理，对系统各个组成模块间的接口进行了详细的分析，并给出了系统的应用实例。
关键字：ＣＭＯＳ摄像头；图像采集；轮式机器人中图分类号：ＴＨｌ２２文献标志码：Ａ文章编号：１６７４—２１９２（２００８）０６—００８６—０４ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔＶｉｓｕａｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄＯｎＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＣｏｍｐｕｔｅｒＺＨＵＹｕｎ—ｊｉａｎｇ，ＸＵＹｏｕ—ｃｈｕｎ，ＬＩＵＹａ—ｈａｏ，ＰＥＮＧＹｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＯＹｕ—ｆａｎ（ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｉｅｄｉｎｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｓｏｆｔｗａｒｅａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎ１６ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃｍｉｃｒｏｃｈｉｐａｎｄｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒＯＶ９６５０．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｈａｒｄ－ｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｓ，ａｎｄｓｈｏｗｓｔｈｅａｐｐｌｉｅｄｅｘａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＭＯＳｃａｍｅｒａｈｅａｄ；ｉｍａｇｅｇａｔｈｅｒｉｎｇ；ｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ轮式机器人，特别是微型轮式机器人，在消防、军事等领域具有广泛的用途。
轮式机器人由机械、视觉、通信、控制、电源等系统组成。
视觉系统是轮式机器人最重要的系统之一。
轮式机器人要求其视觉系统能够采集并传输图像，并且体积要尽可能小。
视觉系统实现方法多种多样，有的基于ＰＣ机的ＰＣＩ总线采集卡或嵌入式工控机（如ＰＣＩ０４），有的基于ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ，有的基于专用或通用数字信号处理器（如ＴＭｌ３００或ＴＭ￥３２０ＶＣ５４１６／５４０２），有的基于单片机（如ＡＴ８９Ｃ５２／５１）等［¨。
嵌入式工控机有商品化的操作系统及有关软件可以利用，开发容易，但成本较高，体积较大。
ＣＰＬＤ方式用硬件实现图像采集和处理，并行处理程度高，可实现高速处理，但算法复杂时，开发难度大。
采用通用ＤＳＰ实现方式，灵活性强，具有很好的可扩展性，但成本相对较高。
单片机系统由于速度低，很难满足图像处理系统的速度要求，但其成本在各种方案中最低，对于速度要求低、分辨率低、算法简单的系统仍有实用价值。
收稿日期：２００８－０３—１５；修回日期：２００８—０６—０９．基金项目：天津自然科学基金资助项目（０５ＹＦＪＭＪｃｌｌ９９００）．作者简介：朱云江（１９８４一），男（汉族），河北承德人，硕士研究生，ｚｙｊ一３３３＠１２６．ＣＯＨｌ；赵玉瑶（１９４４一），男，教授，博士，硕士生导师．８６万方数据２００８年１１冀寒云江等：基于荤筹枧的轮式机器人视觉系统设计第１０卷第６期摄像镜头把图像信息成像在图像传感器的面阵感应单元上，适用于轮式移动机器人的传感器主要有覆阵ＣＣＤ和蟊阵ＣＭＯＳ两静拉ｊ。
ＣＭＯＳ图像传感器是近年发展超来的一种新型国体阕像传感器，由于采用了相同的ＣＭＯＳ工艺，冈此可以将像素阵列与驱动电路和信号处理电路集成在同一块芯片上。
耐怠，瑗在越来越多的ＣＭＯＳ湖像传感器芯片将Ａ／Ｄ集成进去，医此还可直接输出数字视频信号和同步信号。
本设计为寻线运行的轮式机器人提供视觉，不需要很高的图像分辨率，算法也相对简单，同时考虑裁律成本，最终选用基于单片视的悉像采集系统。
本文先介绍图像传感器和单片机，然后给出整个系统的硬件和软件实现方法。
．１硬件设计本系统的硬件框图如图ｌ所示，ＣＭＯＳ图像传感器将道路信息转换为电信号，同时输出场同步信号、彳亏同步信号和像素时钟信号。
单片机输入捕捉端鏊捕挺３耪同步信号，并按照一定规则采集ＣＭＯＳ图像传感器数据输出端口的数字信号，即得到道路图像。
！：懋◆苎竺！矍◆电源—■恕．。
◆ｏＶ９６５０嗣步信号燕—点貔．．－——————●ＩＩＣ接口片模块●・———寸机３．３Ｖｋ豳’系统礤体框篷１．１图像传感器本设计采用的是ＯｍｎｉＶｉｓｉｏｎ公司推出的ＣＭＯＳ彩色图像传感器０Ｖ９６５０。
该芯片将ＣＭＯＳ传感器技术与数字接口组合，用于视频图像应用。
０Ｖ９６５０芯片的基本参数为”１１）单片１／４ｉｎ视频图像传感器，２８ｐｉｎ，逐行＿ｌ鼍撼也可隔行扫描，连置１０位Ａ／Ｄ。
２）图像尺寸４．１３ｍｍ×３。
２８ｍｍ，像素尺寸３．１８ＩｘｍＸ３．１８ｔｘｍ，像素数ｌ３００Ｘ１０２８。
３）内核１．８Ｖ供电，Ａ／Ｄ模块２．５Ｖ供电，Ｌ／Ｏ接ｔ３３。
３Ｖ供电。
４）信嗓毙４０ｄＢ，灵敏度０．９ｖ／Ｌｕｘ—ｓｅｃ。
５）输出图像格式可为ＳＸＧＡ、ＶＧＡ、ＣＩＦ、ＱＣＩＦ、ＱＱＣＩＦ等，输出数据格式可为ＹＵＶ４：２：２、ＧＲＢ４：２：２、原始ＲＧＢ等。
ＯＶ９６５０在Ｄ９一ＤＯ引脚输出数字图像视频流。
在输出数字褫菝滚的同曝，还提供像素时锋ＰＣＬＫ，水平参考信号ＨＲＥＦ，垂直同步信号ＶＳＹＮＣ，便于外部电路同步读取图像。
ＯＶ９６５０具有丰富的编程控制功能，其图像帧频、曝光时间、增益控制、Ｇａｍｍａ校正以及图像开窗等均可邋过对芯片内部寄存器的渎写送行设置。
１．２单片机本设计选用的单片机既要采集图像信息又要控制整个轮式机器人，这样可使整个机器人系统设计篱纯，避免了大量酶垂豫数挺的传输，同时也增强了系统的可靠性。
ＭＣ９Ｓ１２ＤＧｌ２８（以下简称ＤＧｌ２８）是Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司推出的Ｓ１２系列单片机中的一款增强型１６位单片机，其谯汽车电子应用领域具有广泛的用途。
ＤＧｌ２８单抟巍采用增强型１６位ＨＣＳｌ２ＣＰＵ，总线时钟最高可这２５ＭＨｚ；片内资源包括８ＫＲＡＭ、１２８ＫＤａｓｈ、２ＫＥＥＰＲＯＭ、ＩＩＣ、２个ＳＣＩ端口、３个ＳＰＩ端口、８路８位或者４路１６位ＰＷＭ、２个８路ｌｏ位精度Ａ／Ｄ转换器、４个控制器局域网模块（ＣＡＮ），增强型攘键定时器（ＥＣＴ）并支持背景调试模式（ＢＤＭ）等｜４】。
本设计采用８０ｐｉｎ封装的ＤＧｌ２８单片机。
１．３系统接口电路及其实现系统接曩电路如图２所示，英工终原理如下：电源模块输出３．３Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ３种电压，分别给０Ｖ９６５０的Ｉ／Ｏ、Ａ／Ｄ和内核供电，同时，３．３Ｖ电源也给单片机供电。
单片机ＩＩＣ模块的ＳＣＬ和ＳＤＡ脚分别与ＯＶ９６５０的ＳＩＯ—Ｃ秘ＳＩＯ—Ｄ楣连，通过ＩＩＣ总线实现对图像传感器的参数设定。
０Ｖ９６５０的数据输出接口Ｄ９～Ｄ２与单片机的并口ＰＯＲＴＡ相连，作数据输入，采集网像信息。
单片机ＥＣＴ模块中的ＰＴ０、胛ｌ、Ｐ睨日设置戏输入捕捉，分别与垂壹露步信号ＶＳＹＮＣ、水平参考信号ＨＲＥＦ和像素时钟ＰＣＬＫ输出引脚相连，通过捕捉相应的同步信号蜜现图像的同步读取。
应注意的是，ＳＣＬ和ＳＤＡ线上一定要接上拉电阻；单片机和ＯＶ９６５０一定要簇弱一个晶振援供酣锌，缳证蕊者之间的时钟同步。
２软件设计本视觉系统没计墨标为麓以６０ｆｏｓ（ｆｒａｍｅｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）以上的速率采集ＱＱＣＩＦ（８８×７２）格式的黑内图像。
因此，将通过ＩＩＣ总线将０Ｖ９６５０设置８７万方数据第１０卷第６期军事交通学院学报２００８年１１月成输出ＱＱＣＩＦ格式的图像，输出帧频为６０Ｈｚ，数据输出格式为ＹＵＶ４：２：２，只取Ｙ量即得到黑白图像。
可知，每个像素点占１个字节，采集到的图像需占用６３３６字节的ＲＡＭ空间。
ＤＧｌ２８有８Ｋ的ＲＡＭ，能够保存下完整的一幅图像后再进行相关处理。
图２系统搔１２１电蹯２．１摄像机参数的设定ＯＶ９６５０通过ＩＩＣ总线设置内部寄存器。
单片机工作在主机模式，ＯＶ９６５０工作在从机模式，写ＯＶ９６５０内部寄存器的地址为０ｘ６０，读ＯＶ９６５０内部寄存器的地址为０ｘ６１。
将单片机ＩＩＣ的波特率设置为１００Ｋｂｐｓ，其写ＯＶ９６５０内部寄存器的过程如下：将ＯＶ９６５０中地址为０ｘ０２的寄存器设置为０ｘ５５，应先向单片机ＩＩＣ模块的数据寄存器写０ｘ６０寻址ＯＶ９６５０，待发送完后再写０ｘ０２指明要修改的寄存器地址，然后再写要设置的值０ｘ５５＂Ｊ。
按照以上方法，参考ＯＶ９６５０数据手册，将ＯＶ９６５０中０ｘ０Ｄ寄存器设置为０ｘＣ０，使其输出ＱＱＣＩＦ图像；将Ｏｘ０４寄存器设置为０ｘ２４，使其隔行采集图像；将Ｏｘｌｌ寄存器设置为０ｘ８１，使其输出图像帧频为６０Ｈｚ；将０ｘ１２寄存器设置为０ｘ０８，使其数据输出格式为ＹＵＶ４：２：２。
当然，还可以根据需要设置图像曝光时间、增益控制、Ｇａｍｍａ校正、边缘增强、亮度、对比度等。
各个寄存器设置完毕后，在输出１０帧图像的时间之后，ＯＶ９６５０即会输出所需格式的图像。
２．２图像采集程序设计将ＯＶ９６５０设置成功后其输出的同步信号如图３所示”Ｊ。
用示波器测量ＶＳＹＮＣ的频率为６０Ｈｚ，ＨＲＥＦ的频率为５．７８ＫＨｚ，ＰＣＬＫ的频率为３ＭＨｚ，证明ＯＶ９６５０设置成功。
ＤＧｌ２８的ＰＴ０口设置为下降８８Ｖｓ■！门．。
ｒ］ＨＲＥ！厂］厂］。
厂］ＹＵＶ：：：：：正丑：旺丑：：：旺Ⅲ：茧甄甄：ＲｏｗＯＲＯＷｌＲｏｗ７ｌ图３同步信号时序沿触发中断，检测ＶＳＹＮＣ信号；ＰＴｌ口设置为上升沿触发中断，检测ＨＲＥＦ信号；ＰＴ２口判断ＰＣＬＫ的电平，当ＰＣＬＫ由低电平变高电平时读取ＰＯＲ—ＴＡ的值，得到图像信息。
可知当ＨＲＥＦ为高电平时单片机进人中断并采集图像，当ＨＲＥＦ为低电平时单片机可进行其他的计算，使得整个图像采集时间占用约３０％的ＣＰＵ时间，其他时间单片机可处理数据并对移动机器人进行控制，满足设计要求。
图像采集的具体过程如下：１）允许输人捕捉中断，等待ＶＳＹＮＣ信号下降沿的到来。
当ＰＴ０捕捉到ＶＳＹＮＣ的下降沿时，将行数计数变量ｒｏｗ清零，并等待ＨＲＥＦ信号的到来。
２）当盯１口捕捉到ＨＲＥＦ的上升沿时，将列数计数变量ｃｏｌｕｍｎ清零，并等待ＰＣＩ。
