基于机器视觉导航的循迹小车设计*

王 健，许志鸿，武 政，高 靖，王聪伟

（1.内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.中国铁路呼和浩特局集团公司车辆部，内蒙古 呼和浩特 010053；3.内蒙机械动力研究所，内蒙古 呼和浩特 010010）

循迹小车是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一身的光机电一体化系统，它集合了传感器、信息处理及自动控制等技术。如今，随着国内外各种智能小车大赛的火热举行，各高校对其展开了深入广泛的研究，同时也是对单片机课程的继续学习和应用强化。

1 硬件电路设计

循迹小车的布局满足以下条件：（1）为使小车有优良的加减速度性能，应使小车的质量较小；（2）为使小车的结构简单，采用单个万向轮代替传统小车前轮；（3）为有良好的视野，摄像头支架应固定在小车前端；（4）为降低重心，摄像头的支架应在满足视野的要求下，取最小高度；（5）为平衡前后重心，小车的电池应尽量放在小车后端，同时为降低重心，应将电池固定在满足结构要求的最低位置。

系统的硬件电路包括主控模块、视觉传感器、电源模块、动力驱动模块和显示模块，系统设计方案框图如图1所示。

图1 系统设计方案框图

1.1 主控模块

主控模块选用单片机STM32F系列作为控制芯片，并由晶振时钟电路和按键复位电路组成单片机最小系统，如图2所示。

1.2 电源模块

设计中选用可多次循环充电的电池供电，并具有电池电压测量功能。通过稳压电路的转换为电机驱动芯片供电，为CCD摄像头TSL1401CL提供5V电压，并为单片机和OLED液晶显示屏提供3.3V电压，电路如图3、图4所示。……