【正文】 ....................30 印制電路板的設(shè)計 ....................................................................................................30 印制電路板的設(shè)計原則 ......................................................................................31 PCB 及電路抗干擾措施 .....................................................................................31 PCB 設(shè)計版圖 .....................................................................................................32 硬件調(diào)試 ....................................................................................................................35 本章小結(jié) ....................................................................................................................35第四章 智能探測小車控制系統(tǒng)軟件平臺架構(gòu) ..............................................................36 嵌入式開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建 ............................................................................................36 智能探測小車系統(tǒng)啟動代碼、內(nèi)核和文件系統(tǒng)的燒寫 ........................................37 控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計 ............................................................................................41 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計 ..........................................................................................41 圖像采集處理程序設(shè)計 ......................................................................................45 溫度測試程序設(shè)計 ..............................................................................................48 服務(wù)通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式 ........................................................................................48 服務(wù)通信協(xié)議 ......................................................................................................48 命令與數(shù)據(jù)格式 ..................................................................................................50 本章小結(jié) ....................................................................................................................52第五章 智能探測小車控制策略研究與實驗 ..................................................................53 網(wǎng)絡(luò)配置與上位機監(jiān)控軟件 ....................................................................................53 智能探測小車紅外尋跡策略研究 ............................................................................54 誤差檢測方法 ......................................................................................................54 變尺度增量控制算法 .....................................................................................55 智能探測小車圖像采集處理策略研究 ....................................................................59 灰度圖像二值化算法 ..........................................................................................59 智能探測小車溫度采集策略研究 ............................................................................60 環(huán)境溫度測量 ......................................................................................................60 目標溫度測量 ......................................................................................................61 智能探測小車測試實驗 ............................................................................................63 本章小結(jié) ....................................................................................................................65第六章 結(jié)束語與展望 ......................................................................................................66 結(jié)束語 ........................................................................................................................66 展望 ............................................................................................................................66參考文獻 ..............................................................................................................................68攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 ..........................................................................70致 謝 ..................................................................................................................................71基于 ARM 的智能探測小車的設(shè)計與實現(xiàn) 第一章 緒論1第一章 緒論 引言嫦娥奔月是幾千年前中國人給月亮編織的一個美麗的故事。2022 年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”，直到“嫦娥一號”的奔月成功，國人的夢正一步一步地走向?qū)崿F(xiàn)。美國媒體在嫦娥二號發(fā)射當(dāng)天即用大量文字和圖片報道中國月球探索歷程；新加坡《聯(lián)合早報》將中國的嫦娥二號和西方發(fā)射的探月衛(wèi)星進行了比較，認為嫦娥二號只用 112 小時便能進入月球軌道，比歐洲和日本探月衛(wèi)星的速度都要快。這代表著， “嫦娥二號 ”任務(wù)已基本取得成功。 嫦娥二號探月任務(wù)“嫦娥二號”的成功發(fā)射標志著開展月球探測工作是我國邁出航天深空探測第一步的重大舉措。月球已成為未來航天大國爭奪戰(zhàn)略資源的焦點。 選題依據(jù)及研究意義 “嫦娥工程”是分階段實施的 “三步走” ，三階段都采用無人自動探測，可用 “繞、落、回”來簡單概括： 第一期工程叫“ 繞” 即發(fā)射一個月球探測器，圍繞月球軌道靠近月面進行探測，包括對月球影像的拍攝，對近月表面情況（成分、月壤厚度等）的探測，以及對月地之間環(huán)境的探測等。 第二期工程叫“ 落” 即發(fā)射一個月球探測器，著陸在月球表面上，再從這個月球著陸探測器上釋放出一個探月車，在月球表面上行走探測。第三期工程叫“ 回” 即發(fā)射一個月球著陸器著陸在月球表面，但這個著陸器與上一期“落”階段的月球著陸器不一樣，它還帶有返回的功能。 “回 ”的技術(shù)水平更高、更復(fù)雜，預(yù)計在 2022 年左右進行。甚至還有航天專家預(yù)想，我國將在 2022 年——2033 年間實現(xiàn)無人火星探測，2040 年——2060 年實現(xiàn)載人火星探測 [1]。2022 年，美國宇航局發(fā)射“勇氣 ”號和“機遇”號火星車執(zhí)行火星探索任務(wù)。迄今為止，它們已在火星表面跋涉了 5 年多時間，以尋找這顆星球過去是否有水的線索。 “勇氣” 號是迄今美國發(fā)射的最尖端的火星探測裝置，其頂部的桅桿式結(jié)構(gòu)上裝有全景照相機及具有紅外探測能力的微型熱輻射分光計?；鹦擒嚹軌蛟诨鹦巧献灾餍旭偅寒?dāng)火星車發(fā)現(xiàn)值得探測的目標，它會驅(qū)動六基于 ARM 的智能探測小車的設(shè)計與實現(xiàn) 第一章 緒論3個輪子向目標行駛，在檢測到前進方向上的障礙后，火星車會去尋找可能的最佳路徑。目前各國關(guān)于機器人的定義都各不相同，在美國標準中，只有易于再編程的裝置才認為是機器人。常見的模型小車，都屬于這類遙控車。操作員可以通過修改小車的計算機程序來改變它的行駛方式。自尋跡的智能探測小車，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運用了計算機、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。另外，智能探測小車的自動控制、傳感、通信等的研究將有助于車輛的研究，車輛駕駛?cè)蝿?wù)的自動完成將給人類社會的進步帶來巨大的影響 [25]。作者在從事嵌入式機器人的研究期間，曾帶領(lǐng)學(xué)生參加過 IEEE 標準電腦鼠走迷宮、全國高職高專技能大賽——嵌入式產(chǎn)品開發(fā)等比賽。而要進行思考和管理就必須要有可靠的控制算法，但是常規(guī)的單一控制算法都不具備充當(dāng)機器人小車更“智能” 的條件。目前基于單片機的控制系統(tǒng)外圍電路、可靠性、可擴展性普遍較差，如何設(shè)計一套電路簡單、性能可靠、功能齊全的嵌入式機器人小車硬件控制系統(tǒng)是另一個難題。嵌入真正開放、資源豐富、擴展性強、能實時多任務(wù)管理的 Linux 操作系統(tǒng)成為首選辦法。研究紅外尋跡的 PD 變尺度增量控制算法和圖像處理的灰度二值化算法。為達到上述目的，本課題主要對以下方面進行了工作:1．結(jié)合當(dāng)前機器人發(fā)展狀況、體系結(jié)構(gòu)以及面臨的主要技術(shù)問題，闡述了基于ARM 嵌入式智能探測小車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計出了基于 ARM920T 的最小系統(tǒng)。2．移植 Linux、內(nèi)核、系統(tǒng)文件，編寫智能探測小車底層物理驅(qū)動并在 Linux操作系統(tǒng)的平臺基礎(chǔ)上編寫調(diào)試智能探測小車的應(yīng)用程序。對于紅外尋跡本文實現(xiàn) PD 變尺度增量控制算法并分析了的其優(yōu)劣。4．通過對智能探測小車做的大量實驗的前提下，本文給出了實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)比較和分析，并對機器人小車的研究做了展望。舉例來說，個人計算機（PC）不是一種嵌入式系統(tǒng)，因為它是用于通用目的的系統(tǒng)。狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。根據(jù) IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“ 用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”（原文為 devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants） 。ARM 技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)的一種，是全球微處理器行業(yè)中一家知名的企業(yè)，該公司于 1990 年在劍橋大學(xué)成立，它是由