【正文】 也是1，則數(shù)組中第一個(gè)為1的點(diǎn)就是該行黑線的位置，將每場(chǎng)中采集行黑線點(diǎn)的平均值作為一場(chǎng)的黑線位置。 道路模塊程序設(shè)計(jì) 道路信息采集程序設(shè)計(jì)道路模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)采集道路黑線信息調(diào)整小車的狀態(tài)，上面已經(jīng)介紹了通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部AD可以對(duì)畫面上每行采集20個(gè)點(diǎn)，由CCD攝像頭的原理可知，每場(chǎng)畫面上包含300行左右，而這里并不需要對(duì)每一行的信息都進(jìn)行采集，而且又考慮單片機(jī)的運(yùn)行速率，設(shè)計(jì)中設(shè)置每場(chǎng)畫面采集37行，采集的行信息用數(shù)組get_n[]來(lái)表示。信號(hào)的占空比可由通道占空比寄存器（PWMDTY）來(lái)調(diào)節(jié)，具體計(jì)算如式44所示。 PWM模塊初始化設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)制PWM是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的常用功能之一，即產(chǎn)生一個(gè)在低電平和高電平之間交替重復(fù)的方波輸出信號(hào)，通過(guò)軟件編程可以調(diào)節(jié)方波信號(hào)波形的占空比、周期以及相位。其中TSCR1寄存器控制定時(shí)器的使能位；TIOS寄存器用于選擇定時(shí)器的具體功能，清零時(shí)相應(yīng)通道起輸入捕捉的作用，置一時(shí)相應(yīng)通道起輸出比較的作用，硬件上需要5個(gè)輸入捕捉端口，因此TIOS的值為0xe0，即通道0、3和4作為輸入捕捉端口；TCTL3和TCTL4是輸入捕捉邊沿控制位，程序上將其分別設(shè)置為0x01和0x55，也就是說(shuō)5個(gè)端口都是上升沿捕捉；TIM寄存器控制定時(shí)器的中斷使能位。與鎖相環(huán)相關(guān)的寄存器有時(shí)鐘分頻寄存器（REFDV）、時(shí)鐘合成寄存器（SYNR）、鎖相環(huán)控制寄存器、時(shí)鐘產(chǎn)生標(biāo)志寄存器、時(shí)鐘后分頻寄存器以及時(shí)鐘選擇寄存器。初始化程序包括參數(shù)初始化、鎖相環(huán)初始化、輸入捕捉初始化、定時(shí)初始化、PWM初始化以及AD初始化。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⒓悠七\(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大，這種特性稱為光電導(dǎo)。一般舵機(jī)的位置等級(jí)有1024個(gè)，脈沖控制精度為2us（2ms/1024）。圖311 舵機(jī)接線圖單片機(jī)的PWM控制信號(hào)傳給舵機(jī)的紅色端口，通過(guò)占空比的不同來(lái)控制舵機(jī)的位置?，F(xiàn)在進(jìn)行分離的方法可以分為硬件和軟件兩種：軟件方法是直接通過(guò)單片機(jī)AD提取，因?yàn)樾型矫}沖、消隱脈沖或場(chǎng)同步脈沖信號(hào)的電平低于視頻信號(hào)電壓，可以在軟件上設(shè)置一個(gè)電壓閥值，通過(guò)對(duì)采集信號(hào)判斷出各種同步信號(hào)；硬件方法是利用外部芯片提取出攝像頭信號(hào)的行同步脈沖、消隱脈沖和場(chǎng)同步脈沖以供單片機(jī)作控制之用。因?yàn)閿z像頭是隔行掃描的方式，所以攝像頭跳過(guò)一行后，就開始掃描新的一行，如此下去直到掃描完該場(chǎng)的視頻信號(hào)。 視頻采集電路 視頻采集模塊主要有攝像頭、視頻分離電路以及單片機(jī)AD模塊組成，攝像頭輸出的視頻信號(hào)，一路傳給分離電路，分離出相應(yīng)的場(chǎng)行同步信號(hào)；一路傳給單片機(jī)AD口，便于有用信號(hào)的采集，即視頻信號(hào)是AD采集的基礎(chǔ)。使用兩片BTS7960構(gòu)成電機(jī)全橋驅(qū)動(dòng)，一片就相當(dāng)于一側(cè)的半橋。但需要注意的是同側(cè)三極管不能一起導(dǎo)通，否則會(huì)導(dǎo)致短路。因?yàn)橹绷麟姍C(jī)速度控制性能優(yōu)良，其輸出轉(zhuǎn)矩較大，可直接拖動(dòng)后輪負(fù)載，重要的是可通過(guò)調(diào)節(jié)控制脈沖直接控制轉(zhuǎn)速和方向。圖36 12V穩(wěn)壓電路圖，根據(jù)MC34063的工作原理可知，電路輸出電壓的大小只與電阻R1和R2有關(guān)，但R1R2的阻值不能過(guò)小，否則支路的分流電流將會(huì)變大，導(dǎo)致輸出端的負(fù)載能力下降。因?yàn)槌潆姾头烹姷碾娏鞫际呛愣ǖ模哉袷幤鞯恼袷庮l率完全取決于定時(shí)電容的容量。輸出電壓的計(jì)算方法如式31所示。5V穩(wěn)壓電路原理圖如圖34所示。當(dāng)使用BDM下載程序時(shí)，單片機(jī)需要處于調(diào)試模式，即要求MODC引腳處于低電平，實(shí)現(xiàn)過(guò)程是BDM調(diào)試器的對(duì)應(yīng)引腳自動(dòng)將其拉低。當(dāng)按鈕被按下時(shí)，復(fù)位引腳被拉到低電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。圖31 時(shí)鐘電路圖中晶振的大小選用16MHz，電容CC2稱為負(fù)載電容，將它們分別與晶振連接后接地，作用是消減諧波對(duì)電路穩(wěn)定性的影響，其典型值為22pF。MC9S12X系列單片機(jī)目前有一下幾個(gè)子系列：MC9S12XA系列、MC9S12XB系列、MC9S12XD系列、MC9S12XE系列、MC9S12XS系列[11]。用于定位路口的紅外對(duì)管需要安裝距離路口11cm的地方，這是由裝在車上對(duì)管的位置決定[10]。安裝位置過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致視野不夠開闊，使得有效的路徑識(shí)別范圍縮?。话惭b位置過(guò)高，又會(huì)導(dǎo)致黑色引導(dǎo)線變得過(guò)窄而無(wú)法被檢測(cè)到，而且會(huì)使智能車系統(tǒng)重心抬高，從而降低了其穩(wěn)定性。最終確定的方案是使用紅外線對(duì)射管，這種對(duì)管的原理是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的發(fā)射接收，車庫(kù)空著時(shí)對(duì)管發(fā)射信號(hào)，車輛行駛至車庫(kù)時(shí)接收紅外信號(hào)。 交通燈識(shí)別方案分析現(xiàn)在各學(xué)科對(duì)識(shí)別交通燈的研究很多，依據(jù)的理論也各不相同。通過(guò)對(duì)檢測(cè)的圖像用適當(dāng)?shù)膱D像處理方式進(jìn)行處理后，可以獲得道路的中心位置、道路形狀、彎道曲率等信息?，F(xiàn)在做路徑識(shí)別的技術(shù)很多，方法也是千差萬(wàn)別，但其目的都是為小車尋到前進(jìn)的方向，現(xiàn)在分析下面三種方案的利弊。智能車系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。這部分要實(shí)現(xiàn)的主要功能是：智能車在攝像頭的配合下，能夠自動(dòng)識(shí)別指定道路并沿著道路上的引導(dǎo)線行駛。本設(shè)計(jì)是在智能停車場(chǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)車輛自動(dòng)進(jìn)入車庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，以便提高車庫(kù)的自動(dòng)化程度。在此平臺(tái)上能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)停車和車庫(kù)設(shè)計(jì)兩方面的功能，其中自動(dòng)停車方面可以研究自動(dòng)循跡、信號(hào)燈識(shí)別、圖像識(shí)別以及PWM控制等，車庫(kù)設(shè)計(jì)方面可以研究空位查詢、各種安全報(bào)警以及停車信息系統(tǒng)管理等。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）題 目：小車自動(dòng)停車入庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：0967112218專 業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)：測(cè)控20092班指導(dǎo)教師：趙建敏 講師摘要本設(shè)計(jì)在信息工程學(xué)院智能停車場(chǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,以飛思卡爾智能車為模型設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了小車自動(dòng)停車入庫(kù)系統(tǒng)。 Freescale16bit singlechip 51目錄摘要 IAbstract II第一章 引言 1 設(shè)計(jì)背景及意義 1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 2第二章 總體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 3 設(shè)計(jì)方案分析 3 道路識(shí)別方案分析 4 交通燈識(shí)別方案分析 5 小車自動(dòng)入庫(kù)方案分析 5 系統(tǒng)硬件安裝 6 智能車系統(tǒng)硬件安裝 6 車場(chǎng)硬件安裝 7第三章 硬件設(shè)計(jì) 8 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 8 單片機(jī)MC9S12XS128簡(jiǎn)介 8 單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 9 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 9 BDM接口電路設(shè)計(jì) 10 電源電路設(shè)計(jì) 11 5V電源電路設(shè)計(jì) 11 6V電源電路設(shè)計(jì) 12 12V電源電路設(shè)計(jì) 12 直流電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 14 電機(jī)RS380簡(jiǎn)介 14 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 14 視頻采集電路 16 CCD攝像頭的工作原理 16 視頻分離電路 17 舵機(jī)及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 18 紅外對(duì)管電路 19第四章 軟件設(shè)計(jì) 21 主函數(shù) 21 初始化程序設(shè)計(jì) 22 鎖相環(huán)初始化設(shè)計(jì) 22 TIM模塊初始化設(shè)計(jì) 22 PIT模塊初始化設(shè)計(jì) 23 PWM模塊初始化設(shè)計(jì) 24 AD轉(zhuǎn)換初始化設(shè)計(jì) 24 道路模塊程序設(shè)計(jì) 25 道路信息采集程序設(shè)計(jì) 25 引導(dǎo)線提取程序設(shè)計(jì) 27 交通燈模塊程序設(shè)計(jì) 28 小車自動(dòng)入庫(kù)程序設(shè)計(jì) 29第五章 總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 32附錄A：系統(tǒng)硬件仿真原理圖 34附錄B1：最小系統(tǒng)PCB原理圖 35附錄B2：電機(jī)驅(qū)動(dòng)PCB原理圖 35附錄B3：電源模塊PCB原理圖 36附錄C：系統(tǒng)C語(yǔ)言源程序 37第一章 引言 設(shè)計(jì)背景及意義智能停車場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室是我校信息工程學(xué)院為本科研究生實(shí)踐訓(xùn)練和課程研究搭建的模擬平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)室可以為自動(dòng)化和測(cè)控專業(yè)在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn)和嵌入式實(shí)驗(yàn)等方向上提供支持，為我院學(xué)生的學(xué)習(xí)生活又增添了一種新的方式。此外，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室還可以增進(jìn)與其他院校的交流，以達(dá)到相互學(xué)習(xí)共同進(jìn)步的目的。 設(shè)計(jì)目標(biāo)本設(shè)計(jì)是在飛思卡爾智能小車的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，首先要按照飛思卡爾大賽的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出智能車系統(tǒng)，其系統(tǒng)主要包括微控制器模塊、電源管理模塊、路徑識(shí)別模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及轉(zhuǎn)向舵機(jī)控制模塊等[2]。每個(gè)模塊都包括硬件和軟件兩部分，硬件為系統(tǒng)工作提供硬件實(shí)體，軟件為系統(tǒng)提供各種算法。路徑識(shí)別的主要要求是準(zhǔn)確、快速、盡量超前地采集路面信息，把它轉(zhuǎn)變成點(diǎn)信號(hào)，傳送到單片機(jī)中處理。（三）、采用攝像頭采集的路徑識(shí)別方案 使用攝像頭采集路徑信息的原理是通過(guò)調(diào)整攝像頭鏡頭的焦距，可以采集到小車前方不同范圍的道路圖像，得到智能車前方的道路信息，對(duì)圖像中的道路參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。綜上所述，在這次設(shè)計(jì)中路徑識(shí)別模塊選用CCD圖像傳感器的攝像頭方案。最嚴(yán)重的問(wèn)題是光敏電阻受環(huán)境影響很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的精確定位。攝像頭安裝位置的高低對(duì)智能車行駛過(guò)程中路徑識(shí)別的范圍，以及路徑識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性具有直接的影響。安裝在車庫(kù)門口的紅外對(duì)管，其裝在右側(cè)還是左側(cè)取決于該車庫(kù)相對(duì)于主干道的位置。此模塊是一個(gè)可編程的、智能的直接內(nèi)存存取模塊，可以進(jìn)行通信處理、中斷處理和數(shù)據(jù)預(yù)處理。并聯(lián)型電路連接如圖31所示。圖32 單片機(jī)復(fù)位電路系統(tǒng)上電時(shí)，復(fù)位按鈕處于松開狀態(tài)，由于電容C1要進(jìn)行充電，所以電壓不會(huì)突然變化而只能緩慢上升，這樣就可以在復(fù)位引腳上保持一段時(shí)間的低電平。圖33 BDM接口電路為了充分保護(hù)單片機(jī)的引腳，通常串聯(lián)如圖所示的電阻R13，其典型阻值為51歐姆。其最大輸出輸出電流可達(dá)1A，并且具有短路保護(hù)的特點(diǎn)。圖35 6V穩(wěn)壓電路圖當(dāng)引腳ON/OFF為高電平時(shí)，芯片被關(guān)閉，引腳OUTPUT輸出電壓為0V，反之當(dāng)其接低電平時(shí)， 芯片被開啟，有電壓輸出。MC34063片內(nèi)的恒流源不斷對(duì)接在CT引腳上的定時(shí)電容進(jìn)行充電和放電，從而使振蕩器產(chǎn)生震蕩波。12V穩(wěn)壓電路如圖36所示。電機(jī)是小車動(dòng)作的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在這我們選用RS380直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)導(dǎo)通的時(shí)間，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，當(dāng)無(wú)需電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，讓四個(gè)三極管都不導(dǎo)通即可。BTS7960電源輸入為5～25V，通態(tài)電阻典型值為16mΩ，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)43A。IS引腳是電流檢測(cè)輸出引腳，正常情況下片內(nèi)電流源與該引腳直接相連。當(dāng)掃描完一行，視頻信號(hào)端就輸出一低于最低視頻信號(hào)電壓的電平，并保持一段時(shí)間，即緊接著每行圖像對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)之后都會(huì)有一個(gè)電壓凹槽，此凹槽叫做行同步脈沖，它是掃描換行的標(biāo)志。 視頻分離電路 為了提取出視頻電壓中的有用信號(hào)，首先要分離出信號(hào)中的行同步脈沖，消隱脈沖和場(chǎng)同步脈沖。所用舵機(jī)接線如圖311所示。 （33）由上式可知舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1度時(shí)。在有紅外線光照時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)。第四章 軟件設(shè)計(jì) 主函數(shù)主函數(shù)是整個(gè)程序的入口，實(shí)現(xiàn)軟件功能的主體，這里主要完成的任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化及在不同條件下調(diào)用各種函數(shù)[26]。MC9S12XS128單片機(jī)內(nèi)部集成了時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，可利用外部穩(wěn)定的振蕩器頻率，鎖定內(nèi)部更高的壓控振蕩器頻率作為系統(tǒng)時(shí)鐘，其鎖相環(huán)時(shí)鐘可達(dá)80MHz，即使內(nèi)部總線時(shí)鐘達(dá)到40MHz[27]。與輸入捕捉功能相關(guān)的寄存器有定時(shí)器系統(tǒng)控制寄存器1（TSCR1）、定時(shí)器輸入捕捉/輸出比較選擇寄存器（TIOS）、定時(shí)器控制寄存器3（TCTL3）、定時(shí)器控制寄存器4（TCTL4）及定時(shí)器中斷使能寄存器（TIE）等。此外，其他的寄存器決定了PIT的主要工作功能，定時(shí)器的定時(shí)通道選擇0，多路選擇寄存器的值設(shè)置為0x00，即設(shè)定通道0連接的微定時(shí)基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器也是0，同時(shí)要開啟定時(shí)器中斷使能。 （43）上面已經(jīng)設(shè)置了時(shí)鐘周期為4毫秒，又因?yàn)橐驪WM周期為20ms，由此可計(jì)算出通道周期寄存器的值為5000。此外，設(shè)置AD模塊在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下工作，其轉(zhuǎn)換結(jié)果從結(jié)果寄存器的第一位開始依次存放，用到最后一個(gè)結(jié)果寄存器，再返回到第一個(gè)接著存放。 引導(dǎo)線提取程序設(shè)計(jì) 道路信息中包含著黑線位置，需要對(duì)數(shù)組進(jìn)行處理提取出黑線與小車的相對(duì)位置，在黑線的識(shí)別前，要先做圖像除噪處理，程序中采用9方格的方法除噪，即當(dāng)一個(gè)像素點(diǎn)周圍的8個(gè)點(diǎn)全部是黑點(diǎn)時(shí)，那么這個(gè)點(diǎn)就一定是黑點(diǎn)。信號(hào)燈方向判斷流程如圖44所示。這里以停入右側(cè)車庫(kù)為例說(shuō)明程序流程，小車直行一段距離后，通過(guò)調(diào)整舵機(jī)PWM信號(hào)的占空比，使小車前輪向右打輪，%時(shí)，前輪向右轉(zhuǎn)30176。因?yàn)樵谧霎厴I(yè)設(shè)計(jì)中，我將大學(xué)四年學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)重新整合理解，并與實(shí)際系統(tǒng)結(jié)合，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)并及時(shí)運(yùn)用新的知識(shí)，這都豐富了這一學(xué)期的生活。最后衷心感謝趙建敏老師在設(shè)計(jì)中給予的關(guān)心和幫助。//圖像數(shù)組uint BUFERROR。 //定時(shí)器累加值uchar pitover1=0,pitover2=0。i0。 //禁止鎖相環(huán)，即PLLCTL_PLLON=0SYNR = 0x44。 // 等待PLLCLK穩(wěn)定CLKSEL |=0x80。 //關(guān)閉PIT定時(shí)器模塊PITCE_PCE0=1。 //定時(shí)器使能TCTL3=0x01。 //通道1設(shè)置為先高后低PWMPOL_PPOL5 =1。 //通道01的周期為5000*1/*1000000=20msPWMPER45=5000。 //使能通道23，用于舵機(jī)控制}void INT_PORT(void)//端口初始換{DDRB=0x00。} void ruku(void) //小車自動(dòng)入庫(kù)程序{ if(p==0) { p=1。 //電機(jī)反轉(zhuǎn) pitover2=1 。 ERROR=6) {SERVOR_ANGLE=8。 PWM_duoji=SERVOR_CENTERPER_TEMP*SERVOR_ANGLE。case 2: SERVOR_ANGLE=2。 brea