【正文】 ................................................... 14 5 總結(jié)和展望 ..................................................................................................................... 17 參考文獻 ............................................................................................................................. 18 致 謝 ................................................................................................................................. 20 1 1 緒論 論文研究背景與意義 論文 主要 內(nèi)容 鑒于目前比較成熟的智能尋跡小車 大多采 用 紅外傳感器 實現(xiàn) 尋跡 ， 論文提出了一種 基于圖象識別 的 智能 尋跡方案， 采用攝像頭對道路圖象信息進行采集，利用 STM32處理器完成軌跡識別與小車行進控制。 2 OV7620 攝像頭 采集圖像思路 采集圖像思路： 方案一：使用 for 循環(huán)延時采集 1） 需要采集圖像時，開場中斷 2） 場中斷到來，開啟行中斷，關(guān) 場中斷 3） 行中斷里用 for 循環(huán)延時采集像素，可以在行中斷里添加標(biāo)志位，部分行不采集，即可跨 行采集 4） 行中斷次數(shù)等于圖像行數(shù)時即可關(guān)閉行中斷，標(biāo)志圖像采集完畢 這種方法 最簡單，但采集圖像最不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)消隱區(qū)全為 0 等問題。 圖像處理與圖像識別 在研究圖像時，首先要對獲得的圖像信息進行預(yù)處理（前處理）以濾去干擾、噪聲，作幾何、彩色校正等，以提供一個滿足要求的圖像。 圖像識別，簡單地說，就是要把一種研究對象，根據(jù)其某些特征進行識別并分類。故圖像識別是在上述分割后的每個部分中，找出它的形狀及紋理特征，以便對圖像進行分類，并對整個圖像做結(jié)構(gòu)上的分析。 目前較通用的是紅外光電管，它根據(jù)光電管發(fā)出的紅外光對地面不同顏色產(chǎn)生強度不同的發(fā)射信號特征，由安裝在車前方 5~10 厘米處的一橫列光電管對前方道路的顏色進行采樣分析，從而識別路徑。然而豐富的賽道信息造成數(shù)據(jù)采集量大，處理時間長等問題，并且攝像頭易受光線和賽道背景顏色 的干擾。由于系統(tǒng)中存在著多種微控制器，所以需要 5V 和 的電壓源。 圖 7805 線性穩(wěn)壓芯片應(yīng)用電路 從電路中可以看出，線性穩(wěn)壓電源的外圍電路相對簡單，節(jié)省 PCB 板空間。 主控模塊設(shè)計 主控模塊采用意法半導(dǎo)體的 STM32F103ZET6 芯片搭建 的一個硬件平臺。從 STM32F103ZET6 的指令的吞吐 量和存儲空間上看，此款芯片很適合做為 該 系統(tǒng)的主控芯片。 圖 為 STM32F103ZET6 的復(fù)位電路，采用積分型復(fù)位電路積，復(fù)位為低電平有效，此電路具有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的功能。 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 OLED 顯示屏 OLED，即有機發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode ），又稱為有機電激光顯示（ Organic Electroluminesence Display， OELD ）。這樣同樣的顯示， OLED 效果要來得好一些。 3）高分辨率，該模塊的分辨率為 128*64。這里使用的是 4 線串行（ SPI）方式， 4 先串口模式使用的信號線有如下幾條： CS ： OLED 片選信號。在 4 線串行模式下， D0 信號線作為串行時鐘線 SCLK。 11 3 尋跡小車 軟件設(shè)計 該 系統(tǒng)是由 主控制芯片的一套程序來完成，但是還是采用了模塊化設(shè)計方法， 該系統(tǒng)的軟件也是按模塊來劃分編寫的，系統(tǒng)的主要模塊可以劃分為： 1） STM32 主控制器程序模塊； 2）攝像頭傳感器采集圖像模塊； 3）控制直流電機速度和方向模塊； 4） OLED 顯示程序模塊； STM32 主控制器程序模塊 STM32 主控制器先調(diào)用 STM32 固件庫中啟動代碼和初始化函數(shù)完成的對其自身的初始化，完成初始化之后，對圖像傳感器采集的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)行處理，處理后再調(diào)用PID 算法子程序模塊，算出要輸出的控制量大小，最后形成電機驅(qū)動的控制命令來控制電機的轉(zhuǎn)動 ，如圖 所示 。 系統(tǒng)軟件保護模塊 在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序邏輯錯誤，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱 看門狗 (watch dog)。 2） 電源模塊開始是直接給 L298 模塊供電，這樣這個 L298 模塊就不受電源開關(guān)控制了，發(fā)現(xiàn)這個問題后就馬上對電源開關(guān)電路進行改進， 使得電源開關(guān)對整個作品的模塊電源起控制作用。 6） 把整個小車硬件系統(tǒng)搭建完成后，放在實際路面測試，發(fā)現(xiàn)小車沒有按照預(yù) 15 定軌跡前進， OLED 顯示屏顯示的畫面中黑白分明不明顯，原因是程序中圖像處理的二值化閥值 設(shè)置不是很好，導(dǎo)致黑白圖像不明顯，重新設(shè)置后，畫面黑白對比明顯，小車可以正常尋跡。 10) 小車在前進過程中總是搖擺前進，雖然能完成 基本尋跡效果，但是 不穩(wěn)定，所以在程序中將中心點的坐標(biāo)范圍適當(dāng)縮小，這樣小車可以 比較穩(wěn)定的前進。 1） 小車功能有待完善，有些元器件的自主控制精度并不是很理想， 該 文運用 PID控制算法反饋控制直流電機只是控制理論中一種較為常見的控制策略，該算法的應(yīng)用受到很多限制 ； 2） 實驗室中模擬路徑信息完成的智能尋跡小車距離真實的外界環(huán)境還有很大的區(qū)別，在傳感器、電源模塊、直流電機驅(qū)動以及整個機械硬件都有很大的待提升空間 ； 該論文只是闡述了一種工業(yè)級小車實現(xiàn) 智能控制 尋跡 的思路，簡單完成了黑白圖像的處理和識別， 實現(xiàn)了小車的智能控制，個人在后期要進一步研究彩色圖像的識別 ，在硬件方面更近一步完善，外觀的設(shè)計更加合理，軟件方面的算法更精確， 充分考慮到上述的幾種特殊情況， 盡可能去解決和完善。借此機會，我謹向王懷興老師致以深深的謝意。此論文完成作為我學(xué)生工作的一個階段性總結(jié)，我將在今后的工作學(xué)習(xí)中加倍努力，不斷前進，為實現(xiàn)自己的夢想而奮斗，以優(yōu)異的成績回報家人和社會。 同時也感謝參與我論文評審和答辯的各位老師，他們給了我一個審視自己幾年來學(xué)習(xí)成果的機會，讓我明確了今后的發(fā)展方向，給了我一筆無價的人生財富。 18 參考文獻 [1]林立，張俊亮，曹旭東 .單片機原理及應(yīng)用 . 電子工業(yè)出版社， 20xx 年 7 月 . 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