1、基于CMOS圖像傳感器的視覺導(dǎo)航車設(shè)計(jì)摘要89C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，其易用性和通用性得到了廣大用戶的好評。下面介紹如何使用89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)科大畢業(yè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是結(jié)合科研項(xiàng)目確定的設(shè)計(jì)課題。本系統(tǒng)針對設(shè)計(jì)問題的要求，以89C51單片機(jī)為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路障礙物，控制電動汽車自動避障，快慢行駛，自動停車，并能自動記錄時間。 ，里程和速度，自動跟蹤和尋光功能。整個系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果符合要求。本文重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法和測試結(jié)果分析。使用的主要技術(shù)有：通過編程控制小車的速度；傳感器的有效應(yīng)用；CMOS圖像傳感器關(guān)鍵詞: 80C51單片機(jī), 光電檢

2、測器, PWM調(diào)速, 電動車目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc302839573 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc302839573 h - 1 - HYPERLINK l _Toc302839574 1.1任務(wù) PAGEREF _Toc302839574 h - 1 - HYPERLINK l _Toc302839575 1.2設(shè)計(jì)相關(guān)要求 PAGEREF _Toc302839575 h - 1 - HYPERLINK l _Toc302839576 1.2.1基本要求 PAGEREF _Toc302839576 h - 1 - HYPERLINK

3、 l _Toc302839577 1.2.2主要技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc302839577 h - 1 - HYPERLINK l _Toc302839578 2、系統(tǒng)方案的論證與選擇 PAGEREF _Toc302839578 h - 1 - HYPERLINK l _Toc302839579 2.1系統(tǒng)基本方案 PAGEREF _Toc302839579 h - 2 - HYPERLINK l _Toc302839580 2.2系統(tǒng)各模塊最終方案 PAGEREF _Toc302839580 h - 6 - HYPERLINK l _Toc302839581 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4、 PAGEREF _Toc302839581 h - 7 - HYPERLINK l _Toc302839582 3.1系統(tǒng)硬件的基本組成 PAGEREF _Toc302839582 h - 7 - HYPERLINK l _Toc302839583 3.2主機(jī)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc302839583 h - 8 - HYPERLINK l _Toc302839584 3.2.1電源電路 PAGEREF _Toc302839584 h - 8 - HYPERLINK l _Toc302839585 3.2.2控制電路 PAGEREF _Toc302839585 h - 10 - H

5、YPERLINK l _Toc302839586 3.2.3跟蹤檢測電路 PAGEREF _Toc302839586 h - 13 - HYPERLINK l _Toc302839587 3.2.4邊緣檢測電路 PAGEREF _Toc302839587 h - 16 - HYPERLINK l _Toc302839588 3.2.5電機(jī)驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc302839588 h - 17 - HYPERLINK l _Toc302839589 3.2.6 PWM調(diào)速 PAGEREF _Toc302839589 h - 17 - HYPERLINK l _Toc302839590

6、 3.2.7伺服控制電路 PAGEREF _Toc302839590 h - 18 - HYPERLINK l _Toc302839591 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc302839591 h - 19 - HYPERLINK l _Toc302839592 4.1系統(tǒng)總體流程圖 PAGEREF _Toc302839592 h - 19 - HYPERLINK l _Toc302839593 4.2程序初始化流程圖 PAGEREF _Toc302839593 h - 20 - HYPERLINK l _Toc302839594 4.3 OV7620工作流程圖 PAGEREF _To

7、c302839594 h - 21 - HYPERLINK l _Toc302839595 五、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc302839595 h - 22 - HYPERLINK l _Toc302839596 5.1測試儀器 PAGEREF _Toc302839596 h - 22 - HYPERLINK l _Toc302839597 5.2指標(biāo)測試 PAGEREF _Toc302839597 h - 22 - HYPERLINK l _Toc302839598 5.2.1試驗(yàn)方法 PAGEREF _Toc302839598 h - 22 - HYPERLINK l _Toc302

8、839599 5.2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果分析 PAGEREF _Toc302839599 h - 23 - HYPERLINK l _Toc302839600 5.2.3系統(tǒng)任務(wù)完成 PAGEREF _Toc302839600 h - 23 - HYPERLINK l _Toc302839601 6. 總結(jié) PAGEREF _Toc302839601 h - 23 - HYPERLINK l _Toc302839602 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc302839602 h - 24 - HYPERLINK l _Toc302839603 附錄 PAGEREF _Toc302839603

9、h - 24 -一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求視覺導(dǎo)航技術(shù)作為移動機(jī)器人領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，近年來越來越受到越來越多的學(xué)者的關(guān)注，并進(jìn)行了深入的研究。目前，視覺導(dǎo)航技術(shù)已成為移動機(jī)器導(dǎo)航方式的主流趨勢，已廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)藥、娛樂、物流等領(lǐng)域。目前機(jī)器人視覺系統(tǒng)大多采用CCD攝像頭，此類視覺系統(tǒng)中必須配置專門的視頻采集卡才能獲取數(shù)字圖像信息。近年來發(fā)展起來的CMOS圖像傳感器，由于采用CMOS工藝制造，可以集成A/D等器件，大大提高了圖像傳感器的集成度，使數(shù)字通信方式更加便捷，構(gòu)建硬件更簡單。因此，將CMOS圖像傳感器應(yīng)用到移動機(jī)器人領(lǐng)域是一種發(fā)展趨勢。.1.1任務(wù)本設(shè)計(jì)主要通過CMOS圖像傳感器獲取道路引

10、導(dǎo)線圖像信息，利用高速單片機(jī)進(jìn)行圖像降噪處理，識別路徑。實(shí)時調(diào)整小車的姿態(tài)和速度，達(dá)到巡線的目的。1.2設(shè)計(jì)相關(guān)要求1.2.1基本要求(1) 使用CMOS圖像傳感器的路徑識別；（2）可識別起始標(biāo)線和停止標(biāo)線；（3）可驅(qū)動直流電機(jī)帶動車輪，具有測速功能；(4) 電池電壓檢測，低電壓提示；(5)電機(jī)堵轉(zhuǎn)和過流保護(hù)。1.2.2主要規(guī)格(1)小車驅(qū)動電源為7.2v ；(2) 最大行駛速度10m/s；(3) 耐力行駛距離200m。2 、系統(tǒng)方案論證與選型根據(jù)課題的要求，系統(tǒng)可分為供電部分、信號檢測部分、控制部分和無線通信部分。其號碼檢測部分包括：跟蹤檢測模塊、測距模塊?？刂撇糠职ǎ弘姍C(jī)驅(qū)動模塊、單片機(jī)

11、模塊。該模塊的框圖如圖1所示。2.1系統(tǒng)基本方案為了實(shí)現(xiàn)各個模塊的功能，制作并演示了幾種不同的設(shè)計(jì)方案。電源模塊演示與選型方案一：系統(tǒng)采用7.2V/2000mAh鋰電池組直接供電。針對單片機(jī)系統(tǒng)的核心功能，主控模塊采用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路供電；為了提高舵機(jī)的響應(yīng)速度，電源正極串聯(lián)一個二極管，直接加到舵機(jī)上；電機(jī)驅(qū)動芯片由電源直接供電。通過外圍電路調(diào)諧將功率分配給每個模塊。使用LM2940進(jìn)行穩(wěn)壓，降壓至5V給微控制器等供電。方案二：使用LM7805穩(wěn)壓電源。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能會變差甚至損壞。我們常用的7805穩(wěn)壓器產(chǎn)生5V電壓，但是7805一個明顯的缺點(diǎn)就是當(dāng)輸入電壓大于12V時發(fā)熱會很厲

12、害，最大輸入電壓也可以智能達(dá)到15V左右，輸入輸出電壓差不宜過大。轉(zhuǎn)換效率迅速下降，容易發(fā)生故障損壞。綜合以上，選擇方案一，電源選擇LM2940 。2.控制器模塊演示與選型方案一：使用PIC，或AVR，或智能汽車專用芯片作為控制核心；這些單片機(jī)資源豐富，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，功能強(qiáng)大，可以完全控制汽車。但對于這個話題，其優(yōu)勢資源無法體現(xiàn)，成本略高。方案二：采用STC89C公司的STC 51作為系統(tǒng)控制器的CPU方案。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大。通過軟件編程可以實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 .綜上，采用第二種方案

13、。跟蹤檢測模塊方案一：使用光敏電阻組成光電探測器。光敏電阻的阻值會隨著環(huán)境光的變化而變化。比較器可以輸出高低電平。單片機(jī)據(jù)此判斷小車是否偏離軌道或是否到達(dá)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志，并根據(jù)不同電平信號的反饋，發(fā)出相應(yīng)的控制操作指令來控制小車。當(dāng)光線照射在白紙上時，發(fā)光較強(qiáng)，而光線照射在黑線以上時，發(fā)光較弱。因此，當(dāng)光敏電阻在板跡線和黑跡線上方時，阻值會發(fā)生明顯變化。通過電阻值的變化。但這種方案的缺點(diǎn)是受環(huán)境光線影響較大，而且由于電壓變化不是很大，無法穩(wěn)定工作。方案二：使用光電感應(yīng)，即紅外光遇到障礙物會反射回來。紅外接收管可以接收。在汽車行駛過程中，紅外發(fā)射管不斷發(fā)射紅外光。當(dāng)發(fā)射的紅外光進(jìn)入黑線時，沒有反射，紅

14、外輸出低電平，如果紅外接收管不在黑線以上，則可以接收到軌道地板反射的光并輸出高電平。該光電傳感器調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。在黑暗或強(qiáng)光下，車載系統(tǒng)都能穩(wěn)定工作，對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。選項(xiàng)3：三個光電開關(guān)。一個放在軌道中間，一個放在軌道外側(cè)。當(dāng)小車偏離軌道時，即放置在中間的光電開關(guān)偏離軌道時，等待外面任何一個檢測到黑線，并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎。調(diào)整至中間的光電開關(guān)再次檢測到黑線（即返回軌道）并恢復(fù)向前行駛。綜上，采用第二種方案。4.測距模塊選項(xiàng) 1：使用超聲波傳感器。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物時會反射回來，然后被超聲波傳感器接收。超聲波測距的原理是利用超聲波從發(fā)

15、射到接收的傳播時間來計(jì)算傳播距離。設(shè)l為測量距離，t為往返時間差，超聲波的傳播速度為c，則有t= 2l/c，聲波在空氣中的傳播速度為（m/s ) .其中 T 是環(huán)境溫度； c O是絕對溫度下的速度，是一個常數(shù)?？梢詮囊陨蟽蓚€公式推導(dǎo)出來。超聲波測距方便，計(jì)算簡單，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制，在測量精度上滿足實(shí)際要求。方案二：使用漫反射光電開關(guān)。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)發(fā)光體發(fā)出的光束被物體反射，其接收電路做出相應(yīng)的判斷和響應(yīng)。當(dāng)光被反射回來時，輸出很低。當(dāng)沒有光反射回來時，輸出為高。考慮到這個系統(tǒng)不僅要檢查黑線，還要測量距離。所以放棄這個計(jì)劃。根據(jù)上述情況，選擇選項(xiàng) 1。5.電機(jī)模塊選項(xiàng) 1：使用直流減

16、速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、組裝簡單、使用方便。小車的電機(jī)部分裝有減速齒輪組，因此無需考慮調(diào)速功能。 、退、停等操作，方案二：采用步進(jìn)電機(jī)作為系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)，因?yàn)樗男D(zhuǎn)角度可以精確定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)距離和位置的精確定位。使用步進(jìn)電機(jī)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩低，隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，在較高的轉(zhuǎn)速下急劇下降，在低轉(zhuǎn)速時不適合小型車。某些必需的系統(tǒng)。經(jīng)過綜合對比分析，我們決定放棄這個方案。根據(jù)上述情況，選擇選項(xiàng) 1。6.電機(jī)驅(qū)動模塊MC33886的應(yīng)用原理圖如圖2所示。圖中V+為直流電機(jī)的電源。兩個邏輯電平輸入端IN1和IN2分別控制輸出端OUT1和OUT2 。當(dāng)

17、IN 1輸入高電平時， OUT 1的輸出也是高電平即通過H橋接V+ ；當(dāng)IN 1輸入為低電平時， OUT 1的輸出也為低電平即通過H橋，V+ GND導(dǎo)通。 IN 2 和UT 2之間的關(guān)系是相同的。 FS為故障信號的開漏輸出，低電平有效。當(dāng)D 1 為高電平或D 2 為低電平時， OUT 1 和OUT 2 的輸出同時關(guān)閉，使OUT 1和OUT 2 同時變?yōu)楦咦钁B(tài)。通過控制 I N 1 和 I N 2 的電平，可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。對IN1和IN2的電平信號進(jìn)行脈寬調(diào)制來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。方案二：用繼電器控制電機(jī)的通斷，通過開關(guān)的切換來調(diào)節(jié)小車的速度。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是電路更簡單。缺點(diǎn)是繼電器響

18、應(yīng)時間慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)容易損壞，壽命短，可靠性不高。方案三：使用BTS7970。BTS7970是一款高集成度大電流半橋驅(qū)動芯片。該芯片集成了一個 P 溝道高邊 MOSFET 和一個 N 溝道低邊 MOSFET。由于高端使用了P溝道MOSFET，從而避免了電磁干擾，提高了性能，采用這種方案的原因如下：驅(qū)動電流可由輸入邏輯電平直接控制，簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了電路的可靠性。連續(xù)漏極電流盡可能高40A，可以讓PWM頻率從0HZ到25kHZ任意變化，滿足目標(biāo)電機(jī)的各種驅(qū)動要求。通過狀態(tài)標(biāo)志位（1s位）可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)狀態(tài)診斷和電流采樣，并具有多種保護(hù)功能。可以調(diào)整外部 MOSFET 開關(guān)速率以獲得最佳 EMI。

19、BTS7970 為大電流 PWM 調(diào)速電機(jī)提供了最佳的解決方案，具有最小的板空間?？傊?，該芯片在驅(qū)動電機(jī)方面具有很高的可靠性。因此決定采用BTS7970控制直流電機(jī)，即采用第三種方案。7.車速檢測模塊方案一：通過霍爾元件感應(yīng)磁鐵產(chǎn)生脈沖（霍爾元件靠近磁場時輸出高，其他時候輸出低） ，將四個小磁鐵均勻地放在一個輪子上，計(jì)算一個second 可以通過計(jì)算得到的脈沖數(shù)來計(jì)算車輪在一秒鐘內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)，然后可以測量車輪的周長來計(jì)算汽車的當(dāng)前速度，就可以得到當(dāng)前的距離通過積累。 .方案二：車速檢測模塊采用中國奧托尼克斯E30S360-3-2型旋轉(zhuǎn)編碼器作為車速檢測裝置。旋轉(zhuǎn)光電編碼器硬件電路簡單，信號采集速度

20、快，360線的精度足以滿足PI控制算法調(diào)整的需要。旋轉(zhuǎn)編碼器和直流驅(qū)動電機(jī)通過兩個齒數(shù)為1：1的齒輪連接在一起，因此智能汽車車輪的一圈可以用360個脈沖來表示。因此，單片機(jī)的累加器在一定時間內(nèi)得到的脈沖值可以用來表示車輛的速度，可以直接作為控制器參數(shù)。綜上，采用第二種方案。8 、圖像傳感器的選擇選項(xiàng) 1：使用 CCD 圖像傳感器。 CCD圖像傳感器可以直接將光信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，電流信號經(jīng)過放大，從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，實(shí)現(xiàn)圖像的采集、存儲、傳輸、處理和再現(xiàn)。其顯著特點(diǎn)是： 1、體積小、重量輕； 2、功耗低、工作電壓低、抗沖擊振動、性能穩(wěn)定、壽命長； 3、靈敏度高、噪聲低、動態(tài)范圍大； 4、響應(yīng)

21、速度快，具有自掃描功能，圖像失真小，無殘像； 5、采用VLSI工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸準(zhǔn)確，商業(yè)化生產(chǎn)成本低。選項(xiàng) 2：使用 CMOS 圖像傳感器。 CMOS（原指互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲器，是一種用于大規(guī)模制造集成電路芯片的原材料）是微機(jī)主板上的可讀寫RAM芯片，主要用于保存當(dāng)前系統(tǒng)的硬件配置和操作。人員對某些參數(shù)的設(shè)置。 CMOS RAM芯片由系統(tǒng)通過后備電池供電，因此無論處于關(guān)機(jī)狀態(tài)還是遇到系統(tǒng)斷電， CMOS信息都不會丟失。 CMOS具有以下優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)容的電源電壓較寬，便于電源電路的設(shè)計(jì)邏輯擺幅大，使電路抗干擾能力強(qiáng)低靜態(tài)功耗隔離門結(jié)構(gòu)使得 CMOS 期間的輸入電阻非常大，使其在

22、 CMOS 期間比其他系列更能驅(qū)動相同的邏輯門如今，CMOS制造工藝也廣泛用于生產(chǎn)數(shù)字成像設(shè)備的光敏助劑。雖然用途與過去主要用作固件或計(jì)算工具的 CMOS 電路有很大不同，但基本還是采用 CMOS 工藝，只是將純邏輯運(yùn)算的功能轉(zhuǎn)化為接收外部光，轉(zhuǎn)化為電能量，然后將得到的圖像信號通過芯片上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，不需要對視頻信號進(jìn)行分離，從而大大簡化了硬件電路。 .基于以上信息，第二種選擇是選擇CMOS圖像傳感器。9.伺服控制模塊舵機(jī)屬于位置伺服電機(jī)，控制信號為單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號。舵機(jī)本身的硬件特性決定：在給定電壓不變的情況下，空載和空載條件下的角速度分別保持不變，線速度= * R與

23、長度R成正比的手臂。當(dāng)舵機(jī)所需的轉(zhuǎn)動范圍一定時，長臂的轉(zhuǎn)動角度小于短臂的轉(zhuǎn)動角度，即響應(yīng)更快。如圖5所示，對于旋轉(zhuǎn)臂1和2，當(dāng)R1R1時。 R2與旋轉(zhuǎn)位移相同，旋轉(zhuǎn)角度1； ?2。因此，對于相同的角速度，臂響應(yīng)時間t11。 t2 可以得到。顯然，利用舵機(jī)的扭矩裕度可以提高系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度。在智能汽車的行駛過程中，舵機(jī)的響應(yīng)時間決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。為了減少舵機(jī)的時滯，充分利用舵機(jī)的轉(zhuǎn)矩余量，系統(tǒng)采用以下三種方法： （1）提高舵機(jī)的工作電壓，使其工作在額定值以上。電壓，從而減少舵機(jī)的響應(yīng)時間；(2)加長轉(zhuǎn)向臂，3.5cm充分利用扭矩余量；(3)將兩個8位PWM寄存器合并為一個16位PWM

24、寄存器，將舵機(jī)的PWM控制周期放大到2000，從而細(xì)化PWM控制量，使換臂更加靈活均勻。10.數(shù)據(jù)存儲模塊選項(xiàng) 1：使用外部 ROM 進(jìn)行存儲。使用外部ROM進(jìn)行存儲是保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常用方法。方案二：直接使用MCU的RAM進(jìn)行存儲。雖然斷電后數(shù)據(jù)無法保存，但實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可按按鍵顯示相應(yīng)數(shù)值。而且，本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)存儲量并不大。使用RAM可以減少IO接口的使用，方便IO接口的分配。因此，該方案具有成本低、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，更符合實(shí)際需要。鑒于方案二的上述優(yōu)點(diǎn)及綜合比較，本方案采用方案二。2.2系統(tǒng)各模塊最終方案經(jīng)過仔細(xì)分析論證，最終確定了系統(tǒng)各模塊的方案如下：(1)電源模塊：采用LM2940電源穩(wěn)壓芯

25、片(2)控制模塊：采用STC 89C51單片機(jī)(3) 跟蹤檢測模塊：采用光電傳感器(4)測距模塊：采用超聲波傳感器(5)電機(jī)模塊：采用直流減速(6)電機(jī)驅(qū)動模塊：采用專用芯片BTS7970作為電機(jī)驅(qū)動芯片(7)車速檢測模塊：使用編碼器測速(8)圖像傳感器的選擇：CMOS圖像傳感器(9) 舵機(jī)控制：采用PWM占空比控制(10)數(shù)據(jù)存儲：直接使用單片機(jī)部分的RAM進(jìn)行存儲。三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)硬件基本組成本設(shè)計(jì)是光、機(jī)、電、無線通信的綜合設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用了檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、無線通信技術(shù)和電子技術(shù)。該系統(tǒng)可分為傳感器檢測部分和智能控制部分。傳感部分包括圖像傳感跟蹤模塊和超聲波測距

26、模塊，智能控制部分包括系統(tǒng)中的控制裝置，根據(jù)傳感器變換輸出的電信號進(jìn)行邏輯判斷，控制小車電機(jī)與無線通信完成小車的直線運(yùn)動。諸如駕駛、檢測轉(zhuǎn)向標(biāo)志等任務(wù)?？刂撇糠职▋蓚€主要單元電路：單片機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動電路。系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。整個電路系統(tǒng)分為檢測、控制和驅(qū)動三個模塊。首先由光電管檢測到路信號，經(jīng)過比較器處理后，送入軟件控制模塊進(jìn)行實(shí)時控制，并輸出相應(yīng)的信號給驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而控制整個汽車的運(yùn)動。系統(tǒng)原理框圖如圖3所示：3.2主機(jī)電路設(shè)計(jì)3.2.1電源電路電源是一個系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，電源模塊為系統(tǒng)的其他模塊提供所需的能量保證，因此電源模塊的設(shè)計(jì)非常重要。模型車系統(tǒng)中接受供電的

27、部件包括：傳感器模塊、單片機(jī)模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、伺服電機(jī)模塊等。在設(shè)計(jì)中，除了電壓范圍和電流容量等基本參數(shù)外，還需要優(yōu)化電源轉(zhuǎn)換效率、噪聲、干擾和電路簡單性。可靠的供電方案是整個硬件電路穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。所有硬件電路的電源均由7.2V 2A/h可充電鋰電池提供。由于電路中不同的電路模塊需要不同的工作電流容量，電源模塊應(yīng)包括多個穩(wěn)壓電路，將充電電池的電壓轉(zhuǎn)換為各個模塊所需的電壓。智能汽車所需電源如圖4所示舵機(jī)舵機(jī)控制器編碼器傳感器5V5V7V電池圖 4 系統(tǒng)所需電源電源模塊由幾個獨(dú)立的穩(wěn)壓電源電路組成。在本系統(tǒng)中，除了電機(jī)驅(qū)動模塊的電源直接取自電池外，其他模塊的工作電壓都需要通過電源管理芯片來

28、實(shí)現(xiàn)。汽車在行駛過程中，電池電壓會下降，所以使用了低壓差電源管理芯片LM2940。 LM2940是一款低壓穩(wěn)壓芯片，可以提供5V的固定電壓輸出。 LM2940低壓差穩(wěn)壓芯片克服了早期穩(wěn)壓芯片的缺點(diǎn)。與其他穩(wěn)壓芯片一樣，LM2940 需要外接輸出電容來維持輸出的穩(wěn)定性。出于穩(wěn)定性考慮，需要在穩(wěn)壓輸出端和地之間連接一個等效電阻為 22 uF的低電容。舵機(jī)額定工作電壓為6V。此時舵機(jī)的滯后常數(shù)很大，在毫秒級。我們測量了電機(jī)的電阻（不考慮電感因素）為2，電機(jī)綜合功率隨電池電壓波動10%。經(jīng)簡單計(jì)算，電機(jī)可在9V以下工作。經(jīng)過大量測試，終于發(fā)現(xiàn)當(dāng)電池電壓不低于7.3V時，當(dāng)伺服電源使用7V時，伺服的磁滯

29、常數(shù)會大大降低。靈敏度會大大提高，所以伺服采用7V供電。使用兩片LM2940分別給傳感器、控制器和編碼器供電。使用一塊 LM2940 和 3 個整流二極管 1N4007 將電壓提升到 7V 為舵機(jī)供電。為了防止電源電壓反接，二極管D1用作防反接保護(hù)二極管。電路圖如圖5所示3.2.2控制電路這部分是整個智能汽車的核心部分，起到控制汽車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。控制方式有很多種，但大多采用單片機(jī)作為控制方式。由于51單片機(jī)具有價格低廉、操作簡單的特點(diǎn)，因此選用了ATMEL公司生產(chǎn)的AT5189C作為控制的核心部件。其引腳定義如下：VCC：電源電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為 8 位開漏雙向 I/

30、O 口，每個引腳可吸收 8TTL 柵極電流。當(dāng)端口 P1 的管腳第一次寫 1 時，定義為高阻輸入。 P0 可用作外部程序數(shù)據(jù)存儲器，可定義為數(shù)據(jù)/地址的第 8 位。在 FIASH 編程中，P0 端口用作原始代碼輸入端口。 FIASH 驗(yàn)證時，P0 輸出原始碼。這時P0的外部必須拉高。P1 端口：P1 端口是一個 8 位雙向 I/O 端口，提供上拉電阻。 P1端口緩沖器可以接收和輸出4TTL柵極電流。 P1端口引腳寫1后上拉高電平，可作為輸入使用。當(dāng)P1端口被外部拉低到低電平時，它會輸出電流，這是由于該部分的上拉。在 FLASH 編程和驗(yàn)證過程中，接收 P1 端口作為第八個地址。P2 端口：P2

31、 端口是一個帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 端口緩沖器可以接收和輸出 4 個 TTL 柵極電流。當(dāng) P2 端口寫“”1”時，其引腳被上拉電阻上拉。拉高，并用作輸入。因此，當(dāng)用作輸入時，端口 P2 的引腳被外部拉低并輸出電流。這是由于外部上拉，P2端口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)訪問存儲器時，P2端口輸出地址的高8位。當(dāng)給定地址時1”，它利用部分上拉的. 讀寫外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器時, P2口輸出特殊功能寄存器. 內(nèi)容. P2口在FLASH編程時接收高位八位地址信號和控制信號和驗(yàn)證。P3口：P3口引腳為8個雙向I/O口，帶上拉電阻，可接收和輸出4路TTL門極電流。當(dāng)

32、P3 端口寫入 1”時，它們被上拉為高電平并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，因此 P3 端口將輸出電流（ILL）。這是由于上拉。P3口也可以作為89CAT 51的一些特殊功能口使用，如下表所示：引腳交替功能P3.0 RXD（串行輸入端口）P3.1 TXD（串行輸出端口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（定時器 0 外部輸入）P3.5 T1（定時器1的外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）端口 3 同時接收一些用于 flash 編程和編程驗(yàn)證的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器

33、件時，將 RST 引腳保持高電平兩個機(jī)器周期。ALE/PROG：地址鎖存使能輸出電平用于在訪問外部存儲器時鎖存地址的狀態(tài)字節(jié)。在 FLASH 編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。正常情況下，ALE 端輸出一個頻率周期恒定的正脈沖信號，為振蕩器頻率的 1/6。因此它可以用作外部輸出的脈沖或用于定時目的。但請注意，當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過 ALE 脈沖。要禁用 ALE 的輸出，請將 SFR8EH 地址設(shè)置為 0。此時ALE只在執(zhí)行MOVX時有效，MOVC指令為ALE。此外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁用，則設(shè)置無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在從外部程序

34、存儲器取指期間，/PSEN 每個機(jī)器周期有效兩次。但是在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩個有效的/PSEN 信號不會出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），無論是否有程序存儲器。注意當(dāng)加密模式為1時，/EA會被鎖定為RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，程序存儲器將存儲在這里。在 FLASH 編程期間，該引腳也用于施加 12V 編程電源 (VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入，部分時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反相振蕩器的輸出MCU 引腳如圖 6 所示：單片機(jī)的晶振電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖7所示：晶振電路復(fù)位電路3.2.3跟蹤電路本文使用的

35、CMOS相機(jī)是一種基于CMOS感光器件的高分辨率、低功耗圖像傳感器。為了降低硬件系統(tǒng)開銷，一臺數(shù)據(jù)量少的黑白相機(jī)也能滿足要求。面陣CMOS相機(jī)采用線掃描方式。每條線的信號是一個持續(xù)約56us的電壓模擬量。根據(jù)采樣點(diǎn)的灰度值輸出不同的電平，通過A/D轉(zhuǎn)換輸入控制器。由于軌跡是白底黑線，為了區(qū)分黑線和白軌跡背景，過濾其他干擾信息，可以選擇黑白兩個閾值帶來對應(yīng)黑線的值線和白色背景分別。在確定閾值帶的寬度和基值時應(yīng)考慮不同的光線和不同的相機(jī)型號，以便任何人都能在各種光線條件下準(zhǔn)確識別黑色引導(dǎo)線。跟蹤模塊采用CMOS圖像傳感器作為主控芯片采集視頻信號。由于CCD目前的技術(shù)比較成熟，在尺寸上也有一定的優(yōu)勢

36、（由于工藝的原因，CMOS的尺寸不能做得很大），但其工藝復(fù)雜、成本高、功耗大、升級像素等問題也是不可否認(rèn)的。但是CMOS由于制造工藝簡單，可以在普通的半導(dǎo)體生產(chǎn)線上生產(chǎn)，制造成本相對較低。因此，使用了CMOS圖像傳感器。 OV7620是一款CMOS攝像器件，彩色CMOS型圖像采集集成芯片，提供高性能單顆小體積封裝。設(shè)備分辨率可達(dá)640X480，傳輸速率可達(dá)30幀。配備10位雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，輸出8位圖像數(shù)據(jù)；具有自動增益和自動白平衡控制，可進(jìn)行亮度、對比度、飽和度、伽馬校正等多種調(diào)節(jié)功能；其視頻定時產(chǎn)生電路可以產(chǎn)生行同步、垂直同步、混合視頻同步等同步信號和像素時鐘等定時信號； 5V供電，工作

37、時功耗120mW，待機(jī)時0的平均值，電機(jī)正轉(zhuǎn)時UAB的值越大，更高的速度； U g 1=U g 4 為正的時間比U g 2=U g 3 為正的時間短，UAB的平均值0，電機(jī)反轉(zhuǎn)，UAB的值越小，越高速度?？梢钥闯?，只要控制好Ug 1、Ug 4、Ug 2、Ug 3的脈寬，就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)動靜，即有利于消除正反轉(zhuǎn)死區(qū)。伺服控制伺服是一種位置伺服驅(qū)動器。它接收一定的控制信號，輸出一定的角度，適用于那些要求角度不斷變化且可以保持的控制系統(tǒng)。在 MEMS 中，它是一個基本的輸出執(zhí)行器。伺服工作原理： PWM信號經(jīng)接收通道調(diào)解進(jìn)入信號調(diào)制電路，獲得直流偏置電壓。直流偏置電壓與電位器的電壓進(jìn)

38、行比較，得到電壓差輸出后，送入電機(jī)驅(qū)動集成電路，驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器轉(zhuǎn)動，直至電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。舵機(jī)的控制信號是PWM信號，利用占空比的變化來改變舵機(jī)的位置。 PWM信號可以通過單片機(jī)的定時器中斷來實(shí)現(xiàn)。該方案將20ms周期信號分為兩次定時中斷來完成：一次實(shí)現(xiàn)高電平定時Th；一次實(shí)現(xiàn)低電平時序Tl。 Th和Tl的時間值隨脈寬變化，但Th+Tl=20ms。舵機(jī)的控制一般需要20ms左右的時基脈沖，脈沖的高電平部分一般是0.5ms2.5ms左右的角度控制脈沖部分。以180度角伺服為例，對應(yīng)的控制關(guān)系如下：0.5ms0度；1.0ms45度；1.5ms9

39、0度；2.0ms135度；2.5ms180度；上面部分還是線性的，Y=90X-45（X單位是ms，Y單位是度）。如果舵機(jī)停留在 0位置，下載 45位置程序后，舵機(jī)移動到 45位置，即順時針移動 45。如果伺服停止在 135 位置，則將位置從 90 反轉(zhuǎn)到 45。如果要旋轉(zhuǎn)到45位置，必須始終產(chǎn)生1.0ms的高電平（即PA0=1；Delay(1ms)：PA0=0；Delay(20ms)；脈沖。）具體動作關(guān)系如下圖14所示：黑線： GND ；紅線： VCC ；白線： PWM信號使用信號脈沖寬度進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整調(diào)節(jié)角度+60-60脈沖控制信號周期為20ms，當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)向角為0時，脈沖寬度為1.52ms，占

40、空比為7.6%順時針旋轉(zhuǎn)脈沖寬度：1.5200.920ms，對應(yīng)占空比7.6%4.6%逆時針旋轉(zhuǎn)脈沖寬度：1.5202.120ms，對應(yīng)占空比7.6%10.6%利用汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的原理，為了保證汽車在轉(zhuǎn)彎過程中能夠快速響應(yīng)，防止其沖出去跑得太快，可以把舵機(jī)的位置放在合適的位置以增加扭矩并使汽車快速響應(yīng)。根據(jù)軌道快速轉(zhuǎn)彎。測量攝像頭能檢測到的黑線位置，測量汽車之間的距離（假設(shè)b），測量汽車中心到黑線的橫向距離（假設(shè)a），然后切線角的大小等于b/a，可以使用這種方法，將黑線從視野的最左端移動到最右端，分別測量角。從前面的描述可以看出，旋轉(zhuǎn)角度和PWM值基本是線性的，所以P控制可以用于舵機(jī)控制。4.系

41、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)總體流程圖系統(tǒng)總體流程圖如圖15所示。4.2 程序初始化流程圖程序初始化流程圖如圖 16 所示。4.3 OV7620工作流程圖OV7620的工作流程圖如圖17所示。5.參考文獻(xiàn)5.1主要參考資料和技術(shù)數(shù)據(jù)1卓清.學(xué)造智能汽車挑戰(zhàn)“飛思卡爾”杯M.：航空航天大學(xué)20072沙占友集成智能傳感器原理與應(yīng)用M .：電子工業(yè)，20043沙占友智能傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M .：電子工業(yè)，20054 迎春現(xiàn)代新型傳感器原理與應(yīng)用M . : 國防工業(yè)， 19985 單成祥傳感器理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用M . : 國防工業(yè), 19996 英.傳感器電路原理與應(yīng)用M : 中國電子科技大學(xué)，第一

42、版， 19977黃繼昌傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例M. : 人民郵電, 第一版, 19988 曲波，肖勝兵常用工業(yè)傳感器選型指南M .：清華大學(xué)， 20029 卡斯滕斯蒂格。機(jī)器視覺算法與應(yīng)用M.：清華大學(xué)， 200810白英才微機(jī)通用芯片手冊M .：科學(xué)技術(shù)，200011伊人單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問答M .：人民郵電，200512碧湖中小型集成電路原理與應(yīng)用M .：科學(xué)技術(shù)，200013 馬忠梅，紀(jì)順新，凱等單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M航空航天大學(xué)，2006。14 易綱，席元，董繼誠單片機(jī)原理與應(yīng)用M高等教育，2003 年。15高繼祥，黃志偉，丁文霞。數(shù)字電子技術(shù)M電子工業(yè)，2003。16子梅，閆淑蘭，云

43、迪等電子電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試（第二版）M華中科技大學(xué), 200017童士白，華承英模擬電子技術(shù)M高等教育，2006 年。18 建慶 51單片機(jī)C語言易玩M航空航天大學(xué)，2010。19 安彥一種自動跟蹤智能小車的設(shè)計(jì)A.科學(xué)技術(shù)院學(xué)報(bào)，2010，Vol. 23（第 1 期）：開始和結(jié)束第 72-75 頁。20 周俊之.基于NRF905的智能汽車控制教學(xué)案例淺析A.長江大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，科技卷：起止頁402-403。21 王玉成，王廷友，徐麗娟智能控制汽車常用傳感器的實(shí)現(xiàn)A數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010 年，第 5 期：開始和結(jié)束第 36-36 頁。5.2相關(guān).21ic。格言。.模擬。六、外文和翻譯6

44、.1 外文譯文：智能汽車計(jì)劃隨著計(jì)算機(jī)和信息革命的到來，自本世紀(jì)初以來，機(jī)動車輛的能力以及它們與驅(qū)動器的交互方式正在經(jīng)歷最劇烈的變化。1908 年，亨利福特的 T 型車體現(xiàn)了汽車設(shè)計(jì)的重大突破。它的可互換部件不僅開啟了簡單且經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模生產(chǎn)，而且其“用戶友好”的操作幾乎內(nèi)容任何人駕駛。近 90 年后，汽車越來越像福特的簡單機(jī)器，迅速成為復(fù)雜的“移動計(jì)算機(jī)”，可以充當(dāng)導(dǎo)航器、安全器，甚至可以二次驅(qū)動。這些新功能不僅會改變我們的駕駛方式；智能汽車還可以增強(qiáng)交通服務(wù)、拯救生命并增強(qiáng)U.S.行業(yè)競爭力。然而，智能汽車還遠(yuǎn)未出現(xiàn)。相反，使車輛更智能的組件新的信息、安全和自動化技術(shù)作為零碎的配件進(jìn)入市場，

45、要么作為新汽車制造商的可選設(shè)備，要么作為售后市場供應(yīng)商的特殊部件。正在開發(fā)和銷售技術(shù)以提高駕駛安全性、性能和便利性。然而，這些單獨(dú)的技術(shù)尚未被集成以創(chuàng)建與驅(qū)動器協(xié)同工作的完全智能的車輛。汽車行業(yè)已經(jīng)意識到并解決了與技術(shù)不協(xié)調(diào)涌入相關(guān)的潛在問題。但他們的進(jìn)步受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)障礙、消費(fèi)者興趣不確定以及標(biāo)準(zhǔn)和指南不足的阻礙。此外，原始車輛制造商或政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)（除非明確證明存在安全問題）都無法控制售后產(chǎn)品，尤其是它們在卡車和公共汽車中的使用。然而，如果沒有“以人為本”的智能汽車設(shè)計(jì)方法，試圖整合和協(xié)調(diào)各種技術(shù)，我們不僅可能失去實(shí)現(xiàn)新車載技術(shù)帶來的好處的機(jī)會，而且可能會無意中降低安全性和表現(xiàn) 。認(rèn)識到智能

46、汽車的重要性以及如果不將人為因素置于其設(shè)計(jì)的中心可能會產(chǎn)生意想不到的后果，Dot 于 1997 年發(fā)起了智能汽車計(jì)劃 (IVI)。該計(jì)劃旨在加速集成車載系統(tǒng)的開發(fā)、可用性和使用，以幫助汽車、卡車和公共汽車的駕駛員更安全、更有效地操作。1980 年代的電視連續(xù)劇“騎士騎士”以一種智能車輛為特色，它可以跳過中等高的建筑物，以看似超音速的速度自行行駛，監(jiān)視壞人，并具有英國管家的言辭和個性。這輛車不僅很聰明，而且很聰明。雖然現(xiàn)實(shí)世界中的智能車輛無法飛越靜止的交通，但它們將擁有強(qiáng)大的能力。正如 IVI 所設(shè)想的那樣，智能車輛將能夠提供路線方向、感知物體、警告駕駛員即將發(fā)生的碰撞、在緊急情況下自動發(fā)出求救

47、信號、保持駕駛員警覺，并最終可能接管駕駛。然而，在機(jī)動車輛中使用信息和基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)并不新鮮。機(jī)動車輛的大規(guī)模計(jì)算機(jī)化始于 1980 年代，其技術(shù)旨在提高車輛操作和駕駛舒適性。這些技術(shù)包括控制發(fā)動機(jī)性能的電子燃油噴射，特別是旨在提高車輛性能的最新一波車載技術(shù)，這是 IVI 最感興趣的，是旨在提高車輛性能的智能交通系統(tǒng)。司機(jī) 。這些系統(tǒng)包括警告和信息、駕駛員輔助和自動化技術(shù)。正如人們擁有不同的專業(yè)能力一樣，車載ITS技術(shù)賦予車輛不同類型和層次的“智能”來補(bǔ)充駕駛員，駕駛員信息系統(tǒng)擴(kuò)展了駕駛員對路線和位置的了解。警告系統(tǒng)，例如防撞技術(shù)，增強(qiáng)了駕駛員感知周圍環(huán)境情況的能力。駕駛員輔助和自動化技術(shù)模

48、擬駕駛員的思維和身體動作，以在緊急情況下或長時間操作車輛。但是，雖然智能汽車將擴(kuò)展駕駛員的能力，但它也將潛在地?cái)U(kuò)展駕駛員的傳統(tǒng)角色。特別是，在新的車載技術(shù)中，人類的角色從感覺運(yùn)動技能擴(kuò)展，麻省理工學(xué)院 (MIT) 人機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人托馬斯謝里丹 (Thomas Sheridan) 寫道，“要計(jì)劃員、程序員、自動化監(jiān)控員、診斷員、學(xué)習(xí)者和管理者，集成：以人為本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。以人為中心的設(shè)計(jì)的一個關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是確保技術(shù)提供預(yù)期的好處而不產(chǎn)生意外的不利后果。駕駛是一項(xiàng)潛在的危險(xiǎn)活動，需要細(xì)心和警覺的駕駛員。盡管車輛中的技術(shù)可以提高駕駛員的能力和舒適度，但它們也可能造成潛在的干擾，即使是最好的駕駛員也會變

49、成道路危險(xiǎn)。例如，美國國家公共服務(wù)研究所發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)裝有手機(jī)的人發(fā)生碰撞的幾率要高出 34%。ITS 研究已經(jīng)展示了智能車輛中包含的許多技術(shù)的優(yōu)勢和可行性：路線引導(dǎo)系統(tǒng)將幫助司機(jī)更好地導(dǎo)航陌生的街道或找到前往目的地的最快路線。在 1992 年和 1993 年由 DOT 贊助的 TravTek 現(xiàn)場測試中Orlando，與使用紙質(zhì)地圖的司機(jī)相比，駕駛配備路線引導(dǎo)系統(tǒng)的車輛的游客減少了 30% 的錯誤轉(zhuǎn)彎，并將他們的旅行時間縮短了 20%。防撞系統(tǒng)將擴(kuò)大交通安全范式，保護(hù)十字路口發(fā)生碰撞的乘客，如果駕駛員有額外的半秒反應(yīng)時間，則可以避免大約 30% 的正面碰撞。近 75% 的車禍?zhǔn)怯伤緳C(jī)疏忽造成的。

50、 NHTSA 估計(jì)，三種類型的防撞系統(tǒng)每年可以防止 110 萬起事故United States占所有交通事故的 17%。這些相同的系統(tǒng)將挽救 17,500 人的生命（與安全帶和安全氣囊挽救的全部 10,500 人的生命相比）和 260 車載自動化系統(tǒng)將在緊急情況下臨時接管駕駛，或內(nèi)容長時間自動駕駛。 1996 年，NHTSA 開始現(xiàn)場測試智能巡航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將自動調(diào)整車輛的巡航速度以與前方車輛保持安全距離，以評估該技術(shù)的安全影響。國家自動公路系統(tǒng)聯(lián)盟 (NAHSC) 是 DOT 和其他九個公共和私人組織的合作伙伴，在向“放手、放手”駕駛邁出了更引人注目的一步，在 12 公里的路程上展示了自

51、動駕駛汽車原型去年夏天 1 圣地亞哥的測試部分。-15 in未來，自動化高速公路系統(tǒng)將使交通管理人員通過提高速度和縮短車輛之間的距離，將高速公路的有效容量增加一倍甚至三倍。通過消除人為錯誤造成的事故，自動化高速公路還可以潛在地提高高速公路的安全性。除了為出行的公眾帶來安全和效率方面的好處外，聯(lián)邦政府還期望智能汽車的本土開發(fā)能夠提升其America為了使智能車輛發(fā)揮最大潛力，它們必須能夠與智能交通基礎(chǔ)設(shè)施和其他智能車輛進(jìn)行通信。例如，與智能基礎(chǔ)設(shè)施的通信將內(nèi)容智能車輛了解事件，然后主動實(shí)時建議替代路線。智能車輛還可以充當(dāng)探測器，將有關(guān)旅行狀況的信息致回基礎(chǔ)設(shè)施，以創(chuàng)建有關(guān)道路和高速公路旅行狀況的

52、更豐富的知識基礎(chǔ)。此外，全自動車輛可能會在一定程度上依賴智能基礎(chǔ)設(shè)施提供的指導(dǎo)以及與其他智能車輛的通信。例如，在最近的 AHS 演示中San Diego，在保險(xiǎn)杠下方裝有磁傳感器的自動車輛由安裝在路面下方 1.2 米間隔的磁鐵引導(dǎo)。在接下來的五到十年里，我們應(yīng)該會看到第一代在個人駕駛員信息和警告系統(tǒng)的能力方面取得了進(jìn)步。這些系統(tǒng)將越來越多地與通過顯示器協(xié)調(diào)的信息集成。盡管碰撞警告系統(tǒng)將提供有限的自動輔助，但駕駛員仍將完全控制他們的車輛。此外，由于與智能基礎(chǔ)設(shè)施的基本通信，車輛將實(shí)時掌握更多關(guān)于路況的智能。大約十到十五年。對單個 ITS 系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的應(yīng)用將帶來具有更多更好智能的第二代車輛。盡管

53、駕駛員仍將完全控制他們的車輛，但防撞系統(tǒng)可以在緊急情況下暫時控制。此外，更復(fù)雜的語音識別系統(tǒng)將被整合到駕駛員-車輛界面中。車輛將能夠相互通信以提高防撞能力。與智能基礎(chǔ)設(shè)施的通信將更具交互性。大約二十年后，在第三代，我們可以看到全自動高速公路系統(tǒng)、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)作系統(tǒng)，以及駕駛員-車輛界面的進(jìn)步，例如視覺增強(qiáng)和平視顯示器的使用。回顧一個被科技淹沒的世紀(jì)，汽車是一項(xiàng)極具活力的發(fā)明。在下個世紀(jì)，這種活力將受到信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的推動。我們面臨的挑戰(zhàn)是確保整合新的信息、安全和自動化技術(shù)，以創(chuàng)造以人為本的智能車輛，從而提高安全性、地面運(yùn)輸效率和經(jīng)濟(jì)競爭力。6.2 翻譯智能汽車計(jì)劃2000 年代初，

54、在計(jì)算機(jī)和信息革命的影響下，汽車在性能和與駕駛員的交互方面發(fā)生了最劇烈的變化。1908 年亨利福特 T 型車的推出代表了汽車設(shè)計(jì)的重大突破。它不僅開創(chuàng)了零件更換和批量生產(chǎn)的先河，而且其“用戶友好”的操作使任何人都可以輕松駕駛。近 90 年來，類似福特 T 型車的簡單汽車越來越少，汽車迅速成為一臺復(fù)雜的“移動電腦”，扮演著領(lǐng)航員、護(hù)航者，甚至第二司機(jī)的角色。這些新功能不僅改變了我們的駕駛方式，還提高了交通服務(wù)的質(zhì)量和拯救生命的能力，并支持美國工業(yè)的競爭力然而，智能汽車的表現(xiàn)并不止于此。相反，這些使車輛更智能的組件，例如新的信息、安全和自動化技術(shù)，作為備件、可選設(shè)備或售后服務(wù)的特殊配件進(jìn)入市場。為

55、了提高駕駛員的安全性，這些技術(shù)不斷被開發(fā)和銷售。但尚未將各個技術(shù)集成以創(chuàng)建與 Level 4 高度協(xié)作的全智能車輛。汽車行業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到并解決了不協(xié)調(diào)技術(shù)的潛在涌入問題。但他們的進(jìn)步受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)障礙、不確定的消費(fèi)者偏好以及不完善的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針的阻礙。此外，傳統(tǒng)汽車制造商和政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)（除非安全問題明確）都無法控制售后產(chǎn)品的使用，尤其是在卡車和公共汽車中。話又說回來，還沒有“以人為中心”的智能汽車試圖整合和協(xié)調(diào)各種技術(shù)來解決問題。我們不僅可能會失去實(shí)施新車載技術(shù)的機(jī)會，甚至可能會無意中降低駕駛安全性和性能。認(rèn)識到智能車輛的重要性以及人為因素在車輛設(shè)計(jì)中帶來的潛在危險(xiǎn)，交通部于 1997 年啟動

56、了智能車輛倡議 (IVI)。該倡議旨在加速汽車系統(tǒng)的開發(fā)和集成，以幫助汽車、卡車和公交車司機(jī)更安全有效地運(yùn)行。1980 年代的電視劇“騎士騎士”以智能車輛為特色，可以跨越高樓、英文單詞和管家的個性。這輛車不僅聰明，而且很聰明。瑞然在現(xiàn)實(shí)世界中的智能汽車還不能實(shí)現(xiàn)飛躍，但它們將擁有強(qiáng)大的能力。正如設(shè)想的那樣，智能車輛將能夠提供路線方向、感知物體、警告駕駛員即將發(fā)生的碰撞和自動信號，以幫助駕駛員在緊急情況下保持警惕并最終接管駕駛。因此，用于機(jī)動車輛的信息和基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)并不是新用途，因?yàn)閺V泛的汽車計(jì)算機(jī)始于 1980 年代，其技術(shù)旨在改善車輛操作和駕駛員舒適度。這些技術(shù)包括以電子方式控制燃油噴射發(fā)動機(jī)的性能，特別是減少車輛排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性，防抱死制動系統(tǒng)幫助駕駛員在濕滑的道路上保持控制，以及巡航控制系統(tǒng)，以緩解駕駛員長時間的壓力的時間。開車很乏味。雖然這些技術(shù)主要旨在提高車輛的能力，但車輛技術(shù)的最新章節(jié)，其中最有趣的是 IVI