【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)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。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。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。圖像處理中輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像。首次獲得成功應(yīng)用的是美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)。處理，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等，并考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影響。

　　

【正文】 理，二值化處理后可以得到路徑返回來的數(shù)據(jù)值，加上 PID 算法子程序模塊后，判斷不同的數(shù)據(jù)值實(shí)現(xiàn)電機(jī)加減速，在平穩(wěn)的速度下實(shí)現(xiàn)方向的改變，在這個(gè)過程中，同時(shí)也要兼顧圖像的不斷采集，這樣才能實(shí)時(shí)控制小車不斷前進(jìn) ，如圖 所示 。 13 圖 控制直流電機(jī)速度和方向 流程圖 OLED 顯示程序模塊 開始由主控芯片對(duì) OLED 顯示屏進(jìn)行初始化，同時(shí)處理二值化后得到的路徑二值化數(shù)據(jù)，再調(diào)用 OLED 顯示屏的顯示圖像的函數(shù)，將圖像數(shù)據(jù)顯示在 OLED 屏上，這樣可以實(shí)時(shí)顯示路徑情況，方便調(diào)試。 系統(tǒng)軟件保護(hù)模塊 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾，造成程序邏輯錯(cuò)誤，而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會(huì)造成整個(gè)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(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片，俗稱 看門狗 (watch dog)。 為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行， 該 系統(tǒng)中引入看門狗技術(shù)，因?yàn)榇嬖诙鄠€(gè)分立的單片機(jī)模塊，所以每個(gè)單片機(jī)和微處理器都根據(jù)自己主循環(huán)時(shí)間的長(zhǎng)度設(shè)置看 門狗時(shí)間，當(dāng)單片機(jī)不受控的時(shí)候會(huì)自動(dòng)復(fù)位，增加了系統(tǒng)的安全性。 14 4 模塊整合與調(diào)試 完成所有的模塊的軟硬件設(shè)計(jì)后，在圖 41所示的硬件平臺(tái)完成整體的調(diào)試工作，調(diào)試工作的難點(diǎn)在于對(duì)圖像信息的處理和識(shí)別上，需要通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定 二值化的閥值， 只有通過調(diào)試才能來不斷的優(yōu)化控制參數(shù)，提高圖像識(shí)別的尋跡小車穩(wěn)定度。 在調(diào)試過程中也遇到了不少問題，并對(duì)其一一解決， 主要為以下幾點(diǎn)： 1） 攝像頭開始安裝在車頭， 與地面成 90 度角，后來在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)這樣減小了前瞻距離， 主控芯片對(duì)于路徑的采集信息面減小，接著就對(duì)其位置 經(jīng)行調(diào)整，與地面成一定傾斜角度，使得小車更加穩(wěn)定前進(jìn)。 2） 電源模塊開始是直接給 L298 模塊供電，這樣這個(gè) L298 模塊就不受電源開關(guān)控制了，發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后就馬上對(duì)電源開關(guān)電路進(jìn)行改進(jìn)， 使得電源開關(guān)對(duì)整個(gè)作品的模塊電源起控制作用。 3）為了使所有的模塊線路都是不可見的，在設(shè)計(jì)的時(shí)候就選擇用一塊萬用板把所有線路焊接都接上， 等上電后發(fā)現(xiàn)根本達(dá)不到效果，后來檢測(cè)主控板的電壓，始終是 ，根據(jù)這個(gè)斷定萬用板上肯定存在短路，經(jīng)過一番 檢測(cè)后，的確發(fā)現(xiàn)有幾處電路存在短路，還有的地方有斷路現(xiàn)象， 修正后發(fā)現(xiàn)這一套系統(tǒng)工作正 常。 4）上電調(diào)試小車直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，需要確定車輪前、后、左、右方向的電平控制 ，開始按照推斷的電平值來測(cè)試，發(fā)現(xiàn)完全不對(duì)，只有把小車放在帶有黑線軌跡的路面，根據(jù)小車的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向來確定 電平值，最后小車的前進(jìn)方向達(dá)到了預(yù)期效果。 5）將小車的各個(gè)模塊都連接在一起后，想看看攝像頭采集的畫面能不能正常顯示在顯示屏上， 在攝像頭下面放一張白紙， 上電后發(fā)現(xiàn)圖像顯示不正常，都是黑白很雜亂的畫面，到處都是黑白點(diǎn)， 開始一直懷疑是程序在攝像頭采集圖像這塊有問題，查了一些相關(guān)技術(shù)文檔資料，發(fā)現(xiàn)寫的沒什么問題， 這時(shí)就懷疑電源供 電有問題，果然一測(cè)試電源電壓，明顯電壓過低，導(dǎo)致主控板以及各個(gè)模塊都不能正常工作， 所以畫面不能正常顯示，換了新電池后畫面就顯示的比較清晰了。 6） 把整個(gè)小車硬件系統(tǒng)搭建完成后，放在實(shí)際路面測(cè)試，發(fā)現(xiàn)小車沒有按照預(yù) 15 定軌跡前進(jìn)， 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(duì)比明顯，小車可以正常尋跡。 7）小車有預(yù)期的尋跡效果，但是在行駛過程中很不穩(wěn)定，開始猜想是電源供電不足，測(cè)試電源電壓，都是正常值，接著就懷疑是軟件中對(duì) 中心點(diǎn)坐 標(biāo)的定位存在問題， 在中心點(diǎn)附近什么區(qū)域應(yīng)該向前、向后、向左、向右前進(jìn)，需要慢慢調(diào)試，根據(jù)小車的實(shí)際路面情況， 還有 OLED 顯示屏顯示出的中心點(diǎn)坐標(biāo)來確定這些方向控制區(qū)域，最后發(fā)現(xiàn)小車的尋跡效果有了很大程度提高。 8）在軌跡上突然出現(xiàn)障礙物，如一張白紙蓋住了軌道， 開始調(diào)試的時(shí)候，小車不受控的向任意方向前進(jìn)，后來在軟件中設(shè)置了 方案， 開始 讓小車 前進(jìn)一段時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)，小車找到軌跡就按照 軌跡 前進(jìn) ，沒找到 軌跡 小車就停止 。 9） 開始調(diào)試的時(shí)候， 小車在前進(jìn)過程中，遇到急轉(zhuǎn)彎情況，小車由于慣性偏離軌道，而此時(shí)道路軌跡又不在 攝像頭范圍內(nèi)， 出現(xiàn)這種情況小車會(huì)不受控， 后來設(shè)置成 小車會(huì)在原地向右轉(zhuǎn)，一段時(shí)間后，如果在攝像頭范圍內(nèi)找到了軌跡，小車會(huì) 沿著軌跡繼續(xù)前進(jìn)。 10) 小車在前進(jìn)過程中總是搖擺前進(jìn)，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(diǎn)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(jìn)。 11) 小車在 前進(jìn) 過程中 依然存在找錯(cuò)軌跡路線的時(shí)候， 開始調(diào)試的時(shí)候這種情況比較嚴(yán)重，估計(jì)是采樣處理點(diǎn)少了， 將軟件程序中原來的三行 采一次樣改為現(xiàn)在的每行都采樣，增加了采樣點(diǎn)，這樣小車在尋跡的時(shí)候比較準(zhǔn)確的判斷軌跡路線。 16 圖 41 圖像識(shí)別尋跡小車的硬件平臺(tái) 17 5 總結(jié)和展望 該 論文 研究了基于嵌入式的圖像識(shí)別尋跡小車，并對(duì)電源模塊、圖像傳感器檢測(cè)模塊 、 主控板模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像顯示模塊等經(jīng)行了研究，主要完成了以下工作： 1）介紹了 OV7620 攝像頭的兩種采集圖像的方法，最終得到了適合 該 系統(tǒng)的圖像采集方法； 2）驗(yàn)證了兩種尋跡方案、電源模塊供電方案以及大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，最終確定出 該 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)效果的最佳方案； 3） 詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)控制器的軟硬件設(shè)計(jì)方法，并完成了所有模塊的硬件制作和軟件設(shè)計(jì)； 4）完成了初步的軟硬件整合和調(diào)試，達(dá) 到了預(yù)期的初步效果。 由于專業(yè)知識(shí)的匱乏和時(shí)間的限制，仍然有許多需要解決和改進(jìn)的地方，有很多地方還不是十分完善。 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(yùn)用 PID控制算法反饋控制直流電機(jī)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(shí)驗(yàn)室中模擬路徑信息完成的智能尋跡小車距離真實(shí)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(jī)驅(qū)動(dòng)以及整個(gè)機(jī)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(jí)小車實(shí)現(xiàn) 智能控制 尋跡 的思路，簡(jiǎn)單完成了黑白圖像的處理和識(shí)別， 實(shí)現(xiàn)了小車的智能控制，個(gè)人在后期要進(jìn)一步研究彩色圖像的識(shí)別 ，在硬件方面更近一步完善，外觀的設(shè)計(jì)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。 在圖像識(shí)別方面 的算法要進(jìn)一步研究，提高采樣頻率，盡可能的朝工業(yè)級(jí)小車發(fā)展 實(shí)現(xiàn)。 18 參考文獻(xiàn) [1]林立，張俊亮，曹旭東 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 . 電子工業(yè)出版社， 20xx 年 7 月 . 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