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基于HCS12X单片机的多传感器智能车控制系统设计【摘要】本文基于飞思卡尔HCS12X控制单元，利用多传感器的信息融合技术设计了一款可以自主循迹行驶的智能车。
系统主要融合了GPS，视觉传感器，激光雷达传感器对智能车进行定位及轨迹控制。
该控制系统在安全性，可靠性，易操作性等方面都进行了综合的优化。
实验表明：该智能车可以按照设计路径自主行驶。
【关键词】智能车；HCS12X单片机；视觉传感器Multi-sensor Ｃombination Ｉntelligent Ｖehicle Ｃontrol Ｓystem＇s Ｄesign Ｂased on HCS12XHＡＮYi-lun WＡＮＧBin-long WＥＮXue-lei(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao Shandong, 266510)【Abstract】In this paper, the intelligent vehicle control system’s design based on HCS12X MCU. The Multi-sensor combination technology be used in this control system. This system can control vehicle’s position and Navigate the vehicle with GPS, vision sensor and laser radar sensor. This control system have an optimal decision in safety, reliability and handleability. The experiment showed that the smart vehicle can driving in the designed road by itself.【Key words】Intelligent vehicle; HCS12X MCU; Vision sensor0 引言随着近年来科学技术的高速发展，电子化、信息化、智能化成为了未来车辆的发展趋势。
基于CCD图像识别的HCS12单片机智能车控制系统
刘建刚;程磊;黄剑;章政
【期刊名称】《光电技术应用》
【年(卷),期】2007(22)6
【摘要】介绍了一种基于飞思卡尔HCS12单片机控制的智能车系统.该系统以CCD摄像头传感器作为路径识别装置,通过图像识别提取路径信息,采用PD算法控制舵机转向,通过模糊设定速度和PID调整速度相结合的算法控制直流电机.较之常规的光电传感器识别路径方案,该摄像头传感器可以获取更多的路径信息,使智能车按任意给定的黑色引导线更能以较快的速度平稳地运行.
【总页数】5页(P52-55,59)
【作者】刘建刚;程磊;黄剑;章政
【作者单位】武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.基于HCS12的自寻迹智能小车控制系统设计 [J], 黄从海;陈红岩
2.基于HCS12单片机的智能导航系统的设计 [J], 匡石;方千山
3.基于HCS12的小车智能控制系统设计 [J], 孙浩;程磊;黄卫华;程宇
4.基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现 [J], 韩毅;杨天
5.基于HCS12单片机的智能车设计 [J], 曹亚丽; 李佳音; 牛学芬
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基于CCD传感器的智能寻迹模型车的研究与实现董长远长安大学汽车学院车辆工程系，陕西省西安市 710064摘要: 研究并实现了一种基于CCD传感器的智能寻迹模型车系统。
采用飞思卡尔公司HCS12 系列16位单片机MC9S12DG128作为核心控制单元，使用CCD 摄像头采集路面信息。
赛车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
关键词:智能车；CCD传感器；路径识别；捷径Investigation & implementation of an intelligent-searching track car model based on CCD Image SensorDONG ChangYuanAutomobile School, CHANG-AN University, Xi’an City, Shanxi Province 710064,ChinaAbstract: An intelligent-searching track car model based on CCD image sensor is investigated and implemented. The intelligent car system, with Freescale HCS12 series 16 bit single-chip MC9S12DG128 as its control micro-processor, uses CCD camera to obtain lane image information.The main function that the intelligent car may achieve is that the car should track the black-guide-line automatically and move forward following the line as fast and stable as possible.Key words: intelligent car；CCD Image Sensor；lane detection；royal road1.引言车辆和我们的社会生活息息相关，然而当今车辆的智能化发展还不是很迅速，特别是在安全性，智能性，车与路之间交互信息等方面．当今的车辆技术与未来的智能车辆技术还存在着巨大的差距。
基于CCD透视投影的智能车控制算法的研究邵明武何勇灵（北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京１０００８３）摘要：提出了一种基于摄像头透视校正原理的智能车单点控制方法。
用CCD作为智能车路况巡线传感器，对CCD所采集图像以透视校正原理进行均匀分割，以分割单元的相对位置控制智能车转角，用模糊控制算法对智能车速度进行控制。
整体算法结构简单，易于实现，对智能车能达到快速巡线，平稳行驶的目的。
关键词：智能车；CCD；透视投影；单点控制；模糊算法飞思卡尔杯智能车大赛要求制作一种采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等模块，最终实现一套能够自主识别路线，并且可以实时输出车体状态的智能车控制软硬件系统。
赛道底色为白色，标有黑色中心线。
大赛要求以光电管或摄像头作为智能车路况采集传感器。
本文采用CCD摄像头作为智能车巡线传感器，具有以下优点：检测前瞻距离远、检测范围宽、检测道路参数多，占用MCU端口资源少。
如何准确识别道路中心线参数（位置、曲率、赛道形式以及宽度），快速准确计算出智能车与赛道的中心线的相对位置与舵机即时角度，是整个控制系统的关键。
但是，若要全部算出赛道每一行的中心位置和赛道宽度、赛道的曲率、赛道的变化幅度、赛道任一点的导数值、塞到形式（包括直道、左弯、右弯、大S弯、小S弯）等等对为控制器S12将占用大量资源和处理时间，计算量非常大，且算法比较复杂。
本文利用CCD 透视成像原理将图像进行表格划分，由世界坐标系、摄像机坐标系、像平面坐标系和计算机坐标系四者关系进行每个小方块表格相对智能车相对位置的前期计算，每个小方块相对位置即为当前舵机转角，所有的表格划分对应于二维数组进行对智能车转向的控制，然后利用模糊控制算法对表格即二维数组区域化以致对智能车速度进行控制。
1图像处理CCD安装高度及视角、表格划分方法及密度将对CCD前瞻距离以及图像的清晰度、智能车舵机控制平稳性产生影响。
人工智能及识别技术本栏目责任编辑：唐一东第5卷第30期(2009年10月)智能车s12单片机闭环系统的信息提取识别与控制奚鑫泽（武汉大学自动化系，湖北武汉430072）摘要：该文根据智能汽车大赛的经验提出了智能车系统的二值法数据采集、提取识别及几种控制方法，对智能汽车、单片机开发及控制具有一定意义。
关键词：智能汽车；微分边缘硬件二值；改进；控制中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2009)30-8509-02“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车大赛，采用的智能车是以freescale HCs12系列单片机为核心、以黑线为引导、白色板为路面的自主寻迹的自动控制竞速小车。
单片机通过对光电管、激光管或摄像头等传感器采集来的道路信息，进行提取处理，并经过运算判断后发出控制信号，以控制舵机和电机输出，达到方向和速度控制的目的。
由于不确定因素的存在，小车又是随动控制，很多环节是非线性的，参数时变数学模型难以建立，故通过添加速度、位置等检测模块，构成一闭环系统，可达到比较理想的控制效果。
由于传感器种类繁多，本文仅探讨了几种CCD 摄像头传感器的信息提取及控制方法。
针对以门限电平为转化条件的二值化算法的一些缺陷，本文给出了微分边沿法的借鉴与新的尝试。
1信息采集与提取识别在智能车道路识别检测中常用的摄像头有CMOS 和CCD 两种。
CCD 是电荷耦合器件的简称，它使用高感光度的半导体材料制成，能把光线按灰度转变成电信号。
一般的信息采集流程：用LM1881等芯片的控制，当场同步信号到来时s12开启场中断且适当延时，当计数到要采样的行信号，适当延时后开启行中断，将CCD 输出的PAL 信号分离出场同步和行同步信号，这样摄像头的信号输出便可有序的接入单片机的A/D 接口且不会采集入场消隐和行消隐信号。
利用其内置的A/D 转换器将摄像头的输出高低电平以A/D 参考电压为基准，转换为一个对应的数字量，如0~255的整数，从而完成道路黑白信息提取。
前言随着现代社会的高速发展，无论在生活应用还是在工业应用中，智能化的概念越来越多的出现在我们的身边。
尤其是自上世纪80年代以来，汽车技术以突飞猛进的速度在发展，汽车从原来的纯机械结构构成的代步工具逐渐演变成一个集各种高科技技术为一体的智能化的新时代产物。
因此，智能车的概念也就越来越凸显出来，智能汽车，顾名思义，就是在现代网络技术支撑下，利用电子信息通信技术，智能微控制器，环境监测控制技术，GPS导航技术等等组成的一个新意义的高新技术复合载体。
它能够实现自动的环境监测，规划处理，自动行驶还有人工辅助驾驶等功能。
现在汽车行业对智能汽车的研究主要在提高汽车的安全性和汽车的驾驶辅助上，在汽车自动驾驶方面的发展还没有质的飞跃，近年对于车辆自动驾驶，智能导航的研发正大力进行。
智能车辆的研究成果现在已经体现着一个研究团体乃至整个国家科研实力水平。
所以无论是中国还是国外很多国家已经把智能汽车确定为重点发展的项目。
21 智能车控制系统概况1.1 系统开发背景智能化，是现今社会前进的一个目标。
对于汽车来说智能化也会是未来发展的方向。
对于国家来说，大学生质量的好坏是这个国家的发展动力的重要指标之一。
大力发展国内大学生的科技实践能力一直是我国的一大政策。
其中为促进大学生的科研创新能力，一直在举办着各种各样的科技竞赛。
智能汽车方面，在中国的各种智能车机械车等的竞赛有很多，其中飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛在中国已经举办了九届。
这项赛事主要探索的就是智能汽车，用智能汽车模型作为研究对象，让学生们充分发挥学校中所学习科学文化知识，对智能小车加以设计并改装，完成一个能自动识别比赛赛道路况并能够进行判断并进行相应控制的小车。
最终完成大赛的比赛要求。
这项大赛其中包括了智能控制、环境监测、传感器技术等主要学科知识，还涉及到电子、电气、计算机、机械等多个基础学科。
赛事用比赛的方式，大大提高了大学生参与者的积极性，锻炼了大学生的实际操作能力。
基于CCD 摄像头智能车分段PID 控制算法设计黄志强（北京理工大学机械工程及自动化系，北京100081）摘要：介绍了基于MC9S12XS128单片机控制的智能车系统，该系统以CCD 摄像头传感器作为路径识别装置，通过图像识别提取道路黑线信息，计算出反应道路形状的舵机控制量，对舵机进行控制。
对智能车寻线舵机控制系统的软件设计思路和控制算法思想等进行了详细的论述。
测试结果表明智能车能准确稳定地跟踪引导黑线行驶，该算法能够很好地对智能车进行控制。
关键词：智能车；自动循迹；图像识别；分段PID ；舵机控制中图分类号：TP273；TP242.6文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）02-0055-03Design of smart car section PID control algorithm based on CCD cameraHUANG Zhi -qiang（Mechanical Engineering and Automation Institute ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ）Abstract:A smart car system based on MC9S12XS128control was introduced ，it used the CCD camera sensor system as a path identification device ，pathed through extraction of the black line image recognition information to calculate the shape of the steering response to road traffic control ，control of the steering gear.The article on the smart car line -tracking servo control system software design ideas and other ideas of control algorithms were discussed in detail.Test results show that the stability of intelligent vehicle can accurately track the lead black line running ，the algorithm can well control the smart car.Key words:the smart car ；automatic tracking ；image recognition ；section PID ；servo control收稿日期：2010-07-26稿件编号：201007076作者简介：黄志强（1989—），男，江西赣州人。
基于线性CCD传感的实训类智能车系统的搭建与调控何恩节;郑磊【摘要】从机械、控制、图像处理、行进策略等角度介绍一种基于线性CCD传感的实训类智能车系统的搭建与调控策略.详细解析车体机械结构,对位置式与增量式两种PID控制方式进行系统分析,详细阐述舵机控制规律,并就图像处理和行进策略方面提出较为新颖的解决方案.实测结果表明,当前智能车系统具有稳定性好、出入弯变速快、道路识别清晰等特点.【期刊名称】《现代计算机（专业版）》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】7页(P55-61)【关键词】CCD;机械结构;PID控制;图像处理【作者】何恩节;郑磊【作者单位】安徽科技学院电气与电子工程学院,凤阳 233100;安徽科技学院电气与电子工程学院,凤阳 233100【正文语种】中文0 引言智能车系统的搭建与调控是一项综合了传感器技术、自动控制、模电等多学科知识的系统工程。
近年来，该领域需求与日俱增，这也在很大程度上推动了智能车的迅速发展。
当前，随着电子技术的快速发展，各类特别是实训类智能车变得越来越智能化和信息化。
此外，走在智能车发展前端的实训类智能车的发展趋势与技术变革也日趋多样化[1]。
在实训类智能车系统设计与调试的研发中，电路布局、信息采集与处理、机械校正、算法优化更是智能车总体方案设计中的重点，其优劣程度直接影响系统动态响应的性能。
当前研究基于实训教学的实践经验，系统讨论了一种新颖的实训类CCD 智能车系统的搭建与性能调控优化。
1 机械调校整个车体由车底盘、轴承、齿轮、连杆、支架、固定部件以及车轮组成。
车后轮由电机通过齿轮带动，后轮旋转以摩擦力为动力前进；前轮以数字舵机为核心，车轮、连杆等转向机构辅助实现转向功能。
1.1 舵机舵机是智能车转向的直接驱动装置，其性能的优劣关系到车体的转向响应和过弯时车辆的稳定性，其固定方式也在一定程度上决定了小车的整体转向性能。
舵机固定方式共有三种：立式安装（图1）、卧式安装（图2）、侧（躺）式安装（图3）。
基于HCS12单片机的图形处理方案设计郑思敏【摘要】在涉及数字图像的嵌入式开发中,图像数据往往无法可视化,造成调试繁琐,故需要寻找一种高效的开发方案.下位机利用单片机的串口通信接口传输数据,上位机利用微软提供的MSComm控件通过VC开发一种上位机图像处理软件,通过PC 来显示和处理数字图片,简化开发过程.PC强大的运算功能和可视化界面能取得良好的仿真效果.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)004【总页数】2页(P102-103)【关键词】串行通信;S12单片机;图像处理;模拟摄像头【作者】郑思敏【作者单位】武汉大学,动力与机械学院,湖北,武汉,430072【正文语种】中文【中图分类】TP319图片对于人的视觉系统来说是一种形象的信息载体。
而数字图片特别是嵌入式系统中的数字图片，在未经过处理时的原始状态就是一个二维数组，不具备形象直观性，不易分析和处理。
关于抽象数字信息转换成形象图片信息的处理方法，目前可参考资料太少，本文就从嵌入式系统数字信息产生到形象化的具体过程的讨论出发，来阐述这一方法。
1 硬件设计硬件设计采用模拟摄像头获取道路信息，利用单片机的A/D接口将模拟视频信号转换为数字信号输入到单片机。
模拟摄像头按一定的分辨率，以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像灰度转换成与灰度值相对应的电压值，由视频信号输出端输出至MC9S12DG128单片机。
利用单片机A/D模块对摄像头模拟信号采样进行模/数转换，利用SCI全双工异步串行通信接口，实现单片机与PC的通信，将摄像头采集的图像数据发送给上位机处理[1]。
2 软件设计图像数据需要经下位机采集处理后发送到上位机处理显示，因此软件设计主要包括下位机软件设计和上位机软件设计。
下位机完成模拟视频信号到数字信号的转换和数据的传送，上位机负责图像滤波和图像可视化显示。
2.1 下位机软件设计2.1.1 图像采集由于模拟摄像头采集的图像信号为模拟信号，不能直接被计算机处理，必须经过单片机A/D模块转换为数字信号。
