视觉导引车控制系统硬件设计(10)
图3.11 LM2577封装及输入输出关系
电路原理图如图3.12：
图3.12 +12V稳压电路原理图
3.4 视频信号采集处理模块
在智能车系统中，赛道识别依靠的就是传感器传来的信息，只有从传感器得到准且的数据才能被控制部分有效利用，因此，路径识别是智能车研究的第一步，本次视觉导引小车所采用的传感器是摄像头，它具有很好的前瞻性，较之电磁组与光电组，能获取更丰富的路面信息，从而方便单片机对路面信息进行预处理，有助于提高智能车的行进速度。
3.4.1 摄像头基本原理
摄像头的工作原理是这样的：
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的灰度转换成与灰度一一对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体而言，摄像头连续地扫描图像上的一行，则输出就是一段连续的电压信号，该电压信号的高低起伏反映了该行图像的灰度变化。当扫描完一行，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3V），并保持一段时间。这样相当于，紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后（因为摄像头是隔行扫描的），开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着会出现一段场消隐区。该区中有若干个复合消隐脉冲，其中有个远宽于（即持续时间远长于）其它的消隐脉冲，称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志。场同步脉冲标志着新的一场的到来，不过，场消隐区恰好跨在上一场的结尾和下一场的开始部分，得等场消隐区过去，下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25幅图像，每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描50 场图像。奇场时只扫描图像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。其输出曲线如图3.13：
图3.13 摄像头视频信号输出端
摄像头有两个重要的指标：分辨率和有效像素。分辨率实际上就是每场行同步脉冲数，这是因为行同步脉冲数越多，则对每场图像扫描的行数也越多。事实上，分辨率反映的是摄像头的纵向分辨能力。有效像素常写成两数相乘的形式，如“320*240”，其中前一个数值表示单行视频信号的精细程度，即行分辨能力；后一个数值为分辨率，因而有效像素数=行分辨能力×分辨率。
3.4.2 摄像头选择
摄像头是视觉导引车系统信息提取关键，其信息输出的好坏将首先决定小车的性能。因此摄像头的选取必须慎重，既要保证图像质量好，满足后续处理和赛道识别的要求，又要考虑到单片机采集和处理的能力。对于XS128单片机来说，摄像头的分辨率不是越高越好，因为这样会增单片机的负担[25]。
(1) CMOS 重量轻，外围电路简单，可5v供电(市面上的CMOS摄像头都可改装成5v)，但是动态性能差,车子跑起来之后采集到的图像会有一定的模糊，给下一步图像处理带来麻烦。
(2) CCD重量稍重于CMOS ，因为他外围电路比CMOS类型复杂。无法使用低压供电，一般都是12v,这是他的成像原理决定的。可以使用升压模块（5v-12v）来解决这一问题。但是动态性能远远优于CMOS类型，车子动态中采集到的图像效果优于CMOS类型。
最终我们决定采用CCD的，因为车子是运动的，运动中的图像质量将大大影响车子的控制精度。并且我们采用摄像头有随动转向的方案，在车子行进过程中要摆动，对动态性能要求更高，这样，我们选择了SONY的这款CCD摄像头，如图3.14：