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1、无人驾驶怎么识别红绿灯 能识别红绿灯的无人驾驶系统 第八届重庆市大学生“合泰杯” 单片机应用设计竞赛作品创意书能识别红绿灯的无人驾驶系统重庆师范大学涉外商贸学院电子科学和技术指导老师：吴笔迅参赛学生：贺 银王 宇付 舒李 玉团体编号：20210092作品创意书一 摘要伴随科技的飞速发展，智能时代已如约而至了。在此契机下汽车的智能化将成为未来汽车行业发展的必定趋势。这对智能小车既是机遇又是挑战，我们将基于盛群HT66F50单片机设计一款红绿灯自检智能小车，该车利用传感器原理, 红外线发射技术和超声波检测技术对智能小车的运行状态进行检测，并进行反馈。再由单片机对驾驶系统的运行状态实时做出反应，控制
2、小车按原设想行驶。本设计将以智能识别红绿灯为主，自动循迹、灯光自检和全程语音提醒为辅，从而达成智能行驶的效果。二、作品介绍：本作品在以往智能小车的基础上，增加了自己独特的功效自动检测红绿灯系统、车灯自启技术和全程语音提醒。达成了“人无我有，人有我优”的效果，最终以“智能识别红绿灯为主体，自动循迹、灯光自启和巧妙避开障碍物为辅助”成功实现了智能行驶。该技术关键以单片机作为关键，来控制小车的智能行驶。 首先模拟生活中的红绿交通灯系统，利用颜色传感器能识别颜色原理来检测红绿灯。单片机经过控制颜色传感器，让小车自动检测红绿灯并把识别出的数据反馈给关键单片机，再由单片机发出控制指令，使之遵守“红灯停、绿
3、灯行”的交通规则，从而实现智能行驶，达成无人操纵轻松经过十字路口的状态。 其次，为了确保智能小车不偏离轨迹，本作品附带了自动循迹功效。该功效经过单片机控制红外发射接收对管，再利用红外发射接收对管检测路面上的轨迹。从而控制驱动轮子，来实现智能小车的自动循迹。另外本作品还模拟智能小车进入隧道，经过检测光线强度来判定是否适合开启照明灯！利用超声波碰到杂质等障碍物时会产生显著反射回波的原理巧妙的避开障碍物，最终实现安全、智能行驶。本作品未曾发表，全部由学生自行讨论创作。三、装置硬件框图及关键功效的方案设计本红绿灯识别无人驾驶系统采取盛群HT66F50作为主控制CPU ，它内部集成了4MHZ 、8MHZ
4、 和12MHZ 时钟，可提供PWM 产生功效。它是一款含有8位高性能精简指令集的flash 单片机。它能够在不一样的工作模式之间动态切换，从而优化了单片机操作，同时也降低了功耗，而且HT6F50提供了Pin Remapping功效，许可一个引脚能够选择不一样的功效，对于我们这个多功效的智能红绿灯识别无人驾驶系统意义重大。除此之外，这款单片机包含一个多通道12位A/D转换器和双比较器功效。本作品硬件框图图1所表示：图1 本作品硬件框图依据设计要求，该红绿灯识别系统可分为十大模块：1) 单片机控制模块；2) 红绿灯模块；3) 循迹模块；4) 灯光模块；5) 语音模块；6) 障碍模块；7) 电源模块
5、；8) 驱动模块；9) 转向模块；10) 跑道模块；红绿灯识别方案设计方案一：利用摄像头采集图片，送入到单片机系统中，利用图像识别算法，分析R 、G 、B 3个颜色通道独立的光强和灰度光强，最终经过标定计算出颜色二维直方图，并经过查表确定颜色值。该方案测量结果正确，信息量大，抗干扰能力强，不过图像处理困难，计算量大，占用大量MCU 时间，对于单片机极难实现。方案二：利用TCS3200D 芯片，传感器TCS3200D 是TAOS 企业推出的可编程彩色传感器，TCS3200D 采取8引脚的SOIC 表面贴装式封装，在单一芯片上集成有64个光电二极管，这些二极管分为四种类型，其16个光电二极管带有红
6、色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器，其他16个不带有任何滤波器，能够透过全部的光信息。TCS3200D 工作时，能够分别得到蓝色、绿色、红色光强和灰度值。该方案成本低，测量方便，计算量小，很适合运算能力不高的单片机设计。经过综合考虑，本作品选取方案二。四、作品关键功效和特色1、 智能检测红绿灯，遵守“红灯停，绿灯行”的交通规则。我们采取TCS3200D 芯片，TCS3200D 是TAOS 企业推出的可编程彩色光到频率的转换器，该传感器含有分辨率高、可编程的颜色选择和输出定标、单电源供电等特点；输出为数字量，可直接和微处理器连接。经过单片机接收颜色传感器的输
7、出信号，实时监测路边红绿灯的改变，从而实现正确的判定。2、 自动循迹，巧妙避开障碍物。小车经过单片机控制红外信号接收器，感应路面上的颜色轨迹，从而沿着设定的线路进行自动导航，并利用超声波进行检测前方障碍物，智能的做出判定，实现安全驾驶。3、 光线自检并智能判定是否适合开启车灯，利用光敏电阻对环境的光照强弱进行采样，把采集来的信号转换光线参数，再经过单片机判定是否开灯，并输出PWM 信号控制灯光的光照强度，从而来轻松实现自动开关灯。4、全程语音提醒，我们选取有60秒录时间的语音芯片ISD1760，它可实现语音分段录音和随机组合放音。首先我们会把常见的状态及出现的情况统计下来，在行驶过程中，经过单
8、片机控制多种设备，在出现预定的情况时，正确的播报提醒，实现轻松的问候，友好的提醒，真诚的祝福。五作品结构、单片机控制模块设计电路图2所表示：图2 主控单片机模块因为HT66F50单片机的内部集成了4MHZ 、8MHZ 和12MHZ 时钟，因此它的外围时钟电路就不需要考虑，只需要一个 F 的电解电容和一个 100k 的电阻组成复位电路，接至单片机的PB0管脚。、障碍检测模块电路设计电路图3，图4所表示：图3 超声波发射电路图4 超声波接收电路图3为超声波发射电路，利用单片机作用于发射电路，经过LM386芯片放大信号，从而产生一定频率的超声波。图4是超声波接收电路，当在小车前面有障碍物时，US_R
9、1能够接收到约定频率的超声波信号，然后将信号整合并发送到单片机内，并经过驱动芯片作用于驱动轮。、车灯模块电路图5所表示：图5 车灯模块图中的D1为光敏二极管，把检测到的光信号转变成电信号，经过PA1和PA2输入到单片机以内，把模拟车灯D2接到单片机PA3上，再经过单片机做判定是否开启模拟车灯D2。自动循迹模块电路设计电路图6所表示：图6 自动循迹模块我们采取3路循迹检测，利用红外采集模块中的红外发射接收对管检测路面上的轨迹，将轨迹信息经过放大器放大，发送到单片机，单片机采取模糊推理求出转向的角度和行走速度，然后去控制行走部分，最终使智能小车能够根据路面上的轨迹运行。红绿灯识别模块电路设计电路图
10、7所表示：图7 红绿灯自动识别模块TCS3200D 是TAOS 企业推出的可编程彩色光到频率的转换器，该传感器含有分辨率高、可编程的颜色选择和输出定标、单电源供电等特点；输出为数字量，可直接和微处理器连接。我们把S0和S1接+5V电源，使其置于高电平，OE 反是频率输出使能引脚，经过S3和S2的电平组合来逻辑判定被测灯光的颜色。、驱动模块电路设计电路图8所表示：图8 电机驱动模块采取PWM 驱动方法，占空比越大，电机的速度越快，所以我们的电机驱动芯片采取L298N ，使用两路pwm 信号分别驱动左右轮，以实现前进、后退、减速、和转向等控制。、跑道模块设计图9 模拟跑道设计整个跑道采取KT 板制
11、作，在跑道上加白色的边界色，方便于小车自动循迹，并在跑道上装上模拟的红绿黄交通灯，用定时芯片实现对红绿灯的变换控制。在跑道上模拟道路里加上隧道，弯道等多种复杂的行驶条件。、电源模块本作品选取两个 锂电池，其特点是体积小，重量轻。更主要的是，锂材料无任何有毒有害物质，被世界认为绿色环境保护电池，该电池不论在生产及使用中均无污染。六软件部分本作品采取HT66F50单片机作为主控CPU ，经过采集各个模块反馈的环境参数做出对应的控制，详细步骤以下：图10 程序步骤图之一图11 程序步骤图之二七作品市场前景：现在市场上有类似的智能小车，但诸如这类小车的功效较为单一，大致上只能定点定向行驶，并没有检测红
12、绿灯的技术，所以技术还不够完善，“智能”程度还不够高，而且选材较昂贵，造成产品市场价格较高。而该款小车突破原有技术，添加了智能检测红绿灯系统和自动导航技术，从而实现了小车的智能行驶，达成了“人有我忧，人无我有”的效果，而且选材更优，较之有更高的性价比。多年来伴随机动车数量不停增加，交通事故也越来越多，闯红灯的更是不胜枚举，这不但造成了无数的人生悲剧，而且给国民经济造成了不可估量的损失。依据我们的调查得出这么的结论：造成交通事故的一个主要原因就是驾驶员不遵守交通规则，不正确遵守交通灯。所以本红绿灯自动识别系统的设计对降低交通事故有很大的现实意义和实用价值。不但如此，该款小汽车将结合未来汽车发展趋势，将智能化、人性化、安全稳定等优点集于一体，实现真正意义上的智能，为大家的出行提供更大的方便，而且让更多无驾驶能力的大家实现驾车梦。
