智能视觉高速寻线机器人导航系统电路设计

对于机器人的寻线行走，除了要求精确之外，机器人寻线速度要求也明显提高，速度往往成为某些比赛制胜的关键。在最近教育部推出的全国大学生智能汽车大赛中，更是将寻线速度定为比赛的主题。本文对此类赛事进行了相关总结，提出了一种将单片机作为核心控制器，利用低分辨率摄像头代替通用光电传感器的机器人高速寻线行走机构设计方法。

核心控制器设计

为了实现视频采集，考虑综合性价比、设备安装等因素，核心控制器选用Freescale公司的16位高性能单片机——MC9S12DG128(以下简称S12)。它的指令处理时钟可以达到38MHz，其A/D转换器的工作时钟可以达到16MHz，用于采集视频。同时它拥有8路PWM通道，控制舵机和直流电机完成转向和速度控制;8路捕捉/比较通道获取作为速度传感器的编码器脉冲信号;串行通信接口用于无线调试;多达64 个IO(通过IO复用方式)足够用于状态显示及参数设置。另外，其拥有128k的flash存储空间，无需进行存储器扩展，在片内就可以实现视频数据存储和调用。如图2所示，整个系统采用一块单片机，无需添加其他控制器、存储器，成为真正的“单片”系统。

视频采集模块

由于单片机A/D速度限制，需要选用低分辨率的黑白摄像头。因为低分辨率意味着视频单行扫描时间的增加，而黑白摄像头意味着只需要单路A/D就可以完成视频采集工作。选择了Omvision生产的ov5116芯片为内核的CMOS黑白摄像头，分辨率为320×240，图像刷新频率50Hz。同时选用LM1881视频同步信号分离芯片提取视频信号中的行同步和场同步信号，连入s12的脉冲捕捉通道。通过捕捉信号触发AD模块工作，采集存储视频数据。