【正文】 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 CMOS 圖像傳感器的視覺導(dǎo)航小車設(shè)計 摘要 89C51 單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用 89C51 單片機來實現(xiàn) 蘭州理工 大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計，該設(shè)計是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題。本系統(tǒng)以設(shè)計題目的要求為目的，采用 89C51 單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。實驗測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng) 的硬件設(shè)計方法及測試結(jié)果分析。 采用的技術(shù)主要有： (1) 通過編程來控制小車的速度； (2) 傳感器的有效應(yīng)用； (3) CMOS 圖像傳感器 關(guān)鍵詞 ： 80C51單片機、光電檢測器、 PWM調(diào)速、電動小車 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 An intelligence electricity motive small car based on CMOS image sensr Abstract 89C51 is a 8 bit single chip puter. Its easily using and multifunction suffer large users. This article introduces the LUT graduation design with the 89C51 single chip puter. This design bines with scientific research object. This system regards the request of the topic, adopting 89C51 for controlling core, super sonic sensor for test the hinder. It can run in a high and a low speed or stop automatically. It also can record the time, distance and the speed or searching light and mark automatically the electric circuit construction of whole system is simple, the function is dependable. Experiment test result satisfy the request, this text emphasizes introduced the hardware system designs and the result analyze. The adoption of technique as: (1) Reduce the speed by program the engine； (2) Efficient application of the sensor。 (3) CMOS image sensor. Keywords: 89C51 MCU, light electricity detector, PWM speed adjusting, Electricity motive small car 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué) 校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中 以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo) 師簽名： 日期： 年 月 日 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 目錄 一、系統(tǒng)設(shè)計要求 ................................................ 1 任務(wù) .................................................... 1 設(shè)計相關(guān)要求 ............................................. 1 基本要求 ........................................... 1 主要技術(shù)指標(biāo) ....................................... 1 二、系統(tǒng)方案論證與選擇 .......................................... 1 系統(tǒng)基本方案 ............................................ 2 系統(tǒng)各模塊的最終方案 ..................................... 7 三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn) ........................................ 8 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 ................................... 8 主要單元電路的設(shè)計 ....................................... 9 電源電路 ........................................... 9 控制電路 .......................................... 10 循跡探測電路 ...................................... 13 邊緣檢測電路 ...................................... 17 電機驅(qū)動電路 ...................................... 19 PWM 調(diào)速 .......................................... 20 舵機控制 電路 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................... 22 系統(tǒng)總 流程圖 ............................................ 23 程序初始化 流程圖 ....................................... 23 OV7620 工作 流程圖 ....................................... 24 五、 參考文獻 ................................................... 27 測試儀器 ................................................ 27 指標(biāo)測試 ................................................ 28 測試方法 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析 ................ 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)任務(wù)完成情況 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 六、總結(jié) ....................................................... 29 參考文獻 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 ....................................................... 35 1 一、 系統(tǒng) 設(shè)計要求 視覺導(dǎo)航技術(shù)作為移動機器人領(lǐng)域中一項關(guān)鍵技術(shù)，近年來已經(jīng)被越來越多的學(xué)者所重視，并進行深度的研究。目前視覺導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為移動機器導(dǎo)航方法的主流趨勢，并且在交通、醫(yī)學(xué)、娛樂、物流等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前多數(shù)機器人視覺系統(tǒng)采用的是 CCD 攝像機，此類視覺體系中必須配置專用視頻采集卡才能獲得數(shù)字圖像信息。而近年來發(fā)展起來的 CMOS 圖像傳感器，由于其采用了 CMOS 工藝制造，因而可以將 A/D 等器件集進去，使得圖像傳感器的集成度大大提高，進行數(shù) 字通訊的方式更為簡便，硬件的搭建更為簡單。因此將 CMOS 圖像傳感器應(yīng)用到移動機器人領(lǐng)域是一個個發(fā)展的趨勢。 。 任務(wù) 本設(shè)計主要通過 CMOS 圖像傳感器獲得路面引導(dǎo)線圖像信息，利用高速單片機進行圖像降噪處理以及路徑識別。實時調(diào)整小車姿態(tài)及速度，達到巡線行駛的目的 。 設(shè)計相關(guān) 要求 基本要求 （ 1） 利用 CMOS 圖像傳感器進行路徑識別； （ 2） 可識別啟動標(biāo)識線及停止標(biāo)識線 ； （ 3） 可驅(qū)動直流電機帶動車輪，并有測速功能； （ 4）電池電壓檢測，低壓提示； （ 5）電機堵轉(zhuǎn)過流保護。 主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） 小車驅(qū)動電源 ； （ 2） 最高行駛速度 10m/s； （ 3） 續(xù)航行駛距離 200m。 二、 系統(tǒng)方案論證與選擇 根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為電源部分、信號檢測部分、控制部分和無線通信部分。其中信號檢測部分包括： 循跡探測 模塊、 測距 模塊。控制部分包括： 2 電機驅(qū)動模塊、 單片機 模塊 。 模塊框圖如圖 1所示。 控制模塊電 源 模 塊車 速 檢 測 模 塊直 流 電 機C M O S 圖 像 傳 感 器B T S 7 9 7 0驅(qū) 動 模 塊舵 機前 輪后 輪測 距 模 塊 系統(tǒng)基本方案 為實現(xiàn)各模塊的功能，分別作了幾種不同的設(shè)計方案并進行了論證。 1. 電源模塊論證與選擇 方案一： 系統(tǒng)由 ／ 2020mAh 的 鋰 蓄電池組直接供電。鑒于單片機系統(tǒng)的核心作用，主控制器模塊采用單獨的穩(wěn)壓電路進行供電；為提高舵機響應(yīng)速度，將電源正極串接一個二極管后直接加在舵機上；電機驅(qū)動芯片直接由電源供電。通過外圍電路整定，電源被分配給各個模塊。 使用 LM2940 進行穩(wěn)壓降壓至 5V，給單片機等供電 方案二：采用 LM7805 穩(wěn)壓電源。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 我們常用的 7805 穩(wěn)壓產(chǎn)生 5V電壓，但 7805 的一個明顯缺點是當(dāng)輸 3 入電壓大于 12V 時，發(fā)熱會很厲害，最大的輸入電壓也智能到達 15V 左右， 輸入輸 出壓差不能太大 ,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞 。 綜合以上，選擇方案一 ,選用 LM2940 作為電源 。 2. 控制器模塊論證與選擇 方案一： 選用 PIC、或 AVR、或 智能車專用芯片 等作為控制核心；這些單片機資源豐富，可以實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，功能強大，完全可以實現(xiàn)對小車的控制。但對于 本 題目而言， 其 優(yōu)勢資源無法得以 體現(xiàn)， 且 成本稍高。 方案二：采用