视觉导引智能寻迹小车系统设计

毕业设计（论文）题目视觉导引智能寻迹小车系统设计如需要源代码或者其他资料可以联系我（[e-mail][e-mail]）姓名学号所在学院机械工程学院专业班级指导教师日期年月日毕业设计（论文）专用纸摘要智能车作为现代社会的新产物，以及它的安全、节能、环保、智能化和信息化越来越受到人们的关注，在智能车的基础上开发出来的产品已经成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。本设计是一种基于单片机控制的简易智能寻迹小车系统，对智能车自主行驶的决策以及算法也进行了相应的研究。本论文主要从总体方案设计、硬件和软件设计。硬件方面以Cortex-m3为控制核心，使用STM32F103RBT6单片机，辅助模块包括电源模块、驱动模块，图像采集模块以及为了调试方便而采用的辅助调试模块。软件设计方面重点介绍了寻迹小车如何解决轨道检测和线路跟随问题。单片机将CMOS摄像头对路面黑色轨迹进行检测的信号，通过一定的算法分析，通过调整PWM占空比控制小车左右两轮的速度以实现转向，从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶，到达自动寻迹的目的。关键字：智能车，图像处理，STM32毕业设计（论文）专用纸abstractAsthenewproductofmodernsociety,intelligentvehicle,anditssafety,energysaving,environmentalprotection,intelligenceandinformationtechnology,ispaidmoreandmoreattention，Theproducthasbecomethekeyequipmentoftheautomationlogisticstransportation,theflexibleproductionorganizationandsoon.Thisdesignisasimpleintelligenttracingcarsystembasedonmicrocontrollercontrol,andtheautonomousdrivingdecisionandalgorithmoftheintelligentvehiclearealsostudied.Thispapermainlyfromtheoverallschemedesign,hardwareandsoftwaredesign.HardwaretoCortex-M3asthecontrolcore,usestm32F103RBT6microcontroller,auxiliarymoduleincludingpowersupplymodule,adrivingmodule,imageacquisitionmoduleandtofacilitatethedebuggingandtheauxiliarydebugmodul.Thedesignofthesoftwarefocusesonhowtosolvethetrackdetectionandlinefollowingproblem.SCMCMOScameraontheroadtodetecttheblacktrajectoryofthesignal,throughacertainalgorithmanalysis.ByadjustingthedutyratioofPWMtocontrolthespeedofthecararoundtwowheelstoachievethesteering,sothatthecarcanautomaticallytravelalongtheblacktrack,reachingthepurposeofautomatictracing.Keywords:smartcar,imageprocessing,stm32毕业设计（论文）专用纸目录1绪论..........................................错误!未定义书签。1.1课题背景.................................错误!未定义书签。1.2本课题的研究现状.........................................11.3本课题研究的目的和意义...................错误!未定义书签。2视觉导引智能寻迹小车系统方案设计..........................32.1系统总体设计.............................................32.2系统工作原理.............................................43视觉导引智能寻迹小车硬件设计.............................53.1电源模块设计.............................................53.1.1电源电压分配...........................................53.1.2正向低压降稳压器AMS117简介............................53.1.3AMS117-5V和3.3V稳压电路图............................63.2单片机最小系统的设计.....................................63.3道路图像采集模块.........................................93.3.1OV5116CMOS摄像头的特点和优势........................103.3.2摄像头的工作原理......................................103.3.3图像的采集............................................113.3.4图像的处理............................................133.4直流电机驱动模块........................................144视觉导引智能寻迹小车软件设计............................174.1STM32I/O口与外设的连接简介............................17毕业设计（论文）专用纸4.2单片机各个模块的初始化..................................174.3图像信号的采集..........................................204.3.1行数据的采集..........................................204.3.2场数据的采集..........................................204.3.3电机的控制............................................205系统的测试..............................................255.1系统测试的目的..........................................255.2系统测试的原则..........................................255.3系统测试的结果..........................................256结论....................................................277谢辞....................................................288参考文献..............................................29毕业设计（论文）专用纸第1页1绪论1.1课题背景目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备:1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作。2)摄像机，用来获得道路图像信息。3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方、后方障碍物等信息。智能车辆作为移动机器人的一个重要分支正得到越来越多的关注1.2本课题的研究现状目前，国际上很多的研究机构已经开始关注智能交通系统(ITS)方面的研究工作了，并且也取得了很大的成果，已经研发出了一些智能化的原型车辆，并且进行了相应的测试。然而这种智能化原型车研发，其整个过程得益于一些交叉学科的相关领域知识，如机器人技术、人工智能、自动控制、电子通讯、信号处理技术等，从中得到许多新观点，新方法。从近来几年的发展来看，汽车电子的迅猛发展必将逐步满足人们对节能、安全、环保以及信息化和智能化的需求。智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。现在的智能控制在很多工厂和车间都有很大的应用舞台；人性化，智能化是下一代智能控制的研究方向，目前，我国的研究广度和深度还是不够大，在很多领域几乎是零，需要我们进一步的加深对智能控制的研究，比如汽车电子控制，航天控制，轮船控制等等，在芯片性能上，国内的研究和开发也是欠缺的，芯片的稳定性在很大程度上限制了很多领域的进展，大多都是被国外垄断，这些都是需要我们来面对和改进的地方，也正是发展的毕业设计（论文）专用纸第2页重点。此外，智能汽车在高速公路，山地，野外，现代物流业，现在制造系统及柔性制造系统中都有广泛运用，该研究已成为人工智能领域的一个非常重要的热点之一。1.3本课题的研究目的和意义随着人们物质文化生活水平的不断提高，智能化的电子玩具深受人们的喜爱，尤其是各种智能小车，由于这类玩具具有较好的交互性，可控性，能够给人们带来很好的娱乐以及参与其中的体验，高科技智能化的电子类玩具逐渐成为市场的主流。与此同时，智能小车可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面，尤其在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。因此，智能化小车的研究不仅具有很大的现实意义，还具有极为广阔的应用前景和市场价值。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。本文所研究的智能