【導讀】師的指導下進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。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。有圖紙應符合國家技術(shù)標準規(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。首次獲得成功應用的是美國噴氣推進實驗。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)值實現(xiàn)電機加減速，在平穩(wěn)的速度下實現(xiàn)方向的改變，在這個過程中，同時也要兼顧圖像的不斷采集，這樣才能實時控制小車不斷前進 ，如圖 所示 。 13 圖 控制直流電機速度和方向 流程圖 OLED 顯示程序模塊 開始由主控芯片對 OLED 顯示屏進行初始化，同時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，這樣可以實時顯示路徑情況，方便調(diào)試。 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)。 為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行， 該 系統(tǒng)中引入看門狗技術(shù)，因為存在多個分立的單片機模塊，所以每個單片機和微處理器都根據(jù)自己主循環(huán)時間的長度設(shè)置看 門狗時間，當單片機不受控的時候會自動復位，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)計后，在圖 41所示的硬件平臺完成整體的調(diào)試工作，調(diào)試工作的難點在于對圖像信息的處理和識別上，需要通過實驗的方法來確定 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，并對其一一解決， 主要為以下幾點： 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， 主控芯片對于路徑的采集信息面減小，接著就對其位置 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。 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。 3）為了使所有的模塊線路都是不可見的，在設(shè)計的時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)根本達不到效果，后來檢測主控板的電壓，始終是 ，根據(jù)這個斷定萬用板上肯定存在短路，經(jīng)過一番 檢測后，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)試小車直流電機驅(qū)動模塊時，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試，發(fā)現(xiàn)完全不對，只有把小車放在帶有黑線軌跡的路面，根據(jù)小車的實際轉(zhuǎn)動方向來確定 電平值，最后小車的前進方向達到了預期效果。 5）將小車的各個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， 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， 這時就懷疑電源供 電有問題，果然一測試電源電壓，明顯電壓過低，導致主控板以及各個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 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。 7）小車有預期的尋跡效果，但是在行駛過程中很不穩(wěn)定，開始猜想是電源供電不足，測試電源電壓，都是正常值，接著就懷疑是軟件中對 中心點坐 標的定位存在問題， 在中心點附近什么區(qū)域應該向前、向后、向左、向右前進，需要慢慢調(diào)試，根據(jù)小車的實際路面情況， 還有 OLED 顯示屏顯示出的中心點坐標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)試的時候，小車不受控的向任意方向前進，后來在軟件中設(shè)置了 方案， 開始 讓小車 前進一段時間，這段時間內(nèi)，小車找到軌跡就按照 軌跡 前進 ，沒找到 軌跡 小車就停止 。 9） 開始調(diào)試的時候， 小車在前進過程中，遇到急轉(zhuǎn)彎情況，小車由于慣性偏離軌道，而此時道路軌跡又不在 攝像頭范圍內(nèi)， 出現(xiàn)這種情況小車會不受控， 后來設(shè)置成 小車會在原地向右轉(zhuǎn)，一段時間后，如果在攝像頭范圍內(nèi)找到了軌跡，小車會 沿著軌跡繼續(xù)前進。 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范圍適當縮小，這樣小車可以 比較穩(wěn)定的前進。 11) 小車在 前進 過程中 依然存在找錯軌跡路線的時候， 開始調(diào)試的時候這種情況比較嚴重，估計是采樣處理點少了， 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，這樣小車在尋跡的時候比較準確的判斷軌跡路線。 16 圖 41 圖像識別尋跡小車的硬件平臺 17 5 總結(jié)和展望 該 論文 研究了基于嵌入式的圖像識別尋跡小車，并對電源模塊、圖像傳感器檢測模塊 、 主控板模塊、直流電機驅(qū)動模塊、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）驗證了兩種尋跡方案、電源模塊供電方案以及大功率電機驅(qū)動電路，最終確定出 該 系統(tǒng)的實現(xiàn)效果的最佳方案； 3） 詳細地介紹了系統(tǒng)控制器的軟硬件設(shè)計方法，并完成了所有模塊的硬件制作和軟件設(shè)計； 4）完成了初步的軟硬件整合和調(diào)試，達 到了預期的初步效果。 由于專業(yè)知識的匱乏和時間的限制，仍然有許多需要解決和改進的地方，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。 在圖像識別方面 的算法要進一步研究，提高采樣頻率，盡可能的朝工業(yè)級小車發(fā)展 實現(xiàn)。 18 參考文獻 [1]林立，張俊亮，曹旭東 .單片機原理及應用 . 電子工業(yè)出版社， 20xx 年 7 月 . 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