基于單片機(jī)的視覺(jué)導(dǎo)航小車設(shè)計(jì)

本科論文目錄摘要 [9]。在大規(guī)模軟件開(kāi)發(fā)中，它可以更好地體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。圖3.1Keil_5軟件界面軟件開(kāi)發(fā)流程圖如圖3.2所示。圖3.2軟件開(kāi)發(fā)流程圖3.2視覺(jué)導(dǎo)航軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，人們可以通過(guò)手機(jī)或PC控制視覺(jué)導(dǎo)航小車，因此需要設(shè)計(jì)出一個(gè)視覺(jué)導(dǎo)航軟件的程序。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的是，人們可以使用電腦或手機(jī)選擇不同的按鈕來(lái)控制小車，并實(shí)際監(jiān)視視頻機(jī)器以建立連接。人們可以在計(jì)算機(jī)界面上選擇不同的按鈕，并發(fā)送適當(dāng)?shù)拿顏?lái)控制小車的運(yùn)行和實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。該系統(tǒng)的目的是控制計(jì)算機(jī)上的終端軟件。通過(guò)使用VisualC++設(shè)計(jì)軟件，它具有開(kāi)發(fā)環(huán)境可視化的特征。用戶可以直接在界面上進(jìn)行編程，這給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了很多便利。在PC端可以實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示?？梢詫?shí)時(shí)顯示攝像頭采集的圖像；可以對(duì)小車進(jìn)行控制。比如說(shuō)前進(jìn)，后退，左右移動(dòng)。本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)也是兩個(gè)部分。一部分是控制界面，另一部分是視頻界面。在控制界面中，人們可以看到小車的不同行駛狀態(tài)，并控制車輛向前，向后，向左和向右行駛。在視頻界面中，人們可以看到視頻的IP地址和視頻顯示界面。然后結(jié)合這兩個(gè)界面，可以同時(shí)在手機(jī)上看到這兩個(gè)界面，如圖3.3所示。圖3.3手機(jī)界面視覺(jué)導(dǎo)航軟件流程設(shè)計(jì)圖如圖3.4所示。圖3.4視覺(jué)導(dǎo)航軟件設(shè)計(jì)圖3.3循跡模塊軟件設(shè)計(jì)若想讓小車在規(guī)定的軌跡上進(jìn)行前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)在軟件設(shè)計(jì)中，編程好小車的代碼，如下圖3.5所示，循跡模塊的流程圖如下圖3.6所示，當(dāng)按下轉(zhuǎn)接板的按鈕時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始初始化，小車開(kāi)始在黑色引導(dǎo)線上移動(dòng)，當(dāng)左循跡模塊檢測(cè)到是白色，右循跡模塊檢測(cè)到的也是白色，小車?yán)^續(xù)根據(jù)軌跡行駛；當(dāng)左循跡模塊檢測(cè)到是黑色，右循跡模塊檢測(cè)到的是白色，小車會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)向右行駛；當(dāng)左循跡模塊檢測(cè)到是白色，右循跡模塊檢測(cè)到的是黑色，小車會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)向左行駛。圖3.5循跡模塊軟件設(shè)計(jì)圖圖3.6循跡模塊流程圖4仿真與調(diào)試4.1系統(tǒng)硬件調(diào)試在調(diào)試的過(guò)程中，小車循跡出現(xiàn)了在地面上不走的情況，于是檢查了兩路循跡探頭的發(fā)射和接收有沒(méi)有焊接好，然后調(diào)節(jié)了上面的電位器，增加它的靈敏度，這樣做了之后還是不好使，于是檢查了紅外發(fā)射二極管有沒(méi)有紅外光發(fā)出，打開(kāi)手電筒功能對(duì)著紅外發(fā)射二極管，看有沒(méi)有紅外光發(fā)出，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有紅外光發(fā)出，找了商家重新更換了循跡探頭，最后實(shí)現(xiàn)了功能。在調(diào)試循跡功能的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)小車在規(guī)定的軌道上可以進(jìn)行移動(dòng)，但是拐彎的時(shí)候，會(huì)跑出軌道，檢查程序，程序沒(méi)有錯(cuò)誤，于是把目標(biāo)轉(zhuǎn)到循跡探頭靈敏度，原因是靈敏度太強(qiáng)了，于是看哪邊先出的軌道，就把對(duì)應(yīng)的那個(gè)循跡探頭上面的電位器往順時(shí)針?lè)较蛘{(diào)節(jié)降低靈敏度，最后實(shí)現(xiàn)功能。4.2系統(tǒng)軟件調(diào)試在軟件調(diào)試過(guò)程中，點(diǎn)擊編譯按鍵，若文件在系統(tǒng)中正常運(yùn)行，會(huì)在下面的應(yīng)用窗口上顯示提示信息。若顯示的提示的信息中有“error”，就要根據(jù)提示找到錯(cuò)誤程序并且進(jìn)行改正，無(wú)提示錯(cuò)誤信息的圖如下4.1所示。圖4.1無(wú)錯(cuò)誤信息圖在程序編譯無(wú)錯(cuò)誤之后，燒錄程序到單片機(jī)中，開(kāi)始驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否滿足要求，如果功能有問(wèn)題，需要繼續(xù)調(diào)試程序，反復(fù)進(jìn)行，直到所有功能都滿足為止。但在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，首次對(duì)程序進(jìn)行編譯時(shí)提示窗口提示錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)在程序句中無(wú)分號(hào)以及少符號(hào)。4.3實(shí)物測(cè)試根據(jù)本設(shè)計(jì)需求，對(duì)實(shí)物功能進(jìn)行逐一測(cè)試：（1）當(dāng)按鈕啟動(dòng)的同時(shí)，小車可以在平面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；（2）小車可以避開(kāi)障礙物，選擇一條無(wú)碰路徑，遇見(jiàn)障礙物就停止運(yùn)動(dòng)；（3）小車能夠?qū)⒖刂破靼l(fā)出的命令以及采集出來(lái)視頻與控制器連接；（4）PC或手機(jī)可以清晰顯示小車采集到的視頻數(shù)據(jù)以及可以顯示各種命令。所有預(yù)設(shè)功能均以實(shí)現(xiàn)，實(shí)物展示圖如圖4.2所示。圖4.2實(shí)物展示圖結(jié)論本設(shè)計(jì)是以STM32為核心，在外圍加電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，循跡模塊，紅外模塊，超聲波模塊，WIFI模塊，使其構(gòu)成一個(gè)基于單片機(jī)的視覺(jué)導(dǎo)航小車。WIFI模塊的穩(wěn)定性以及在手機(jī)上的操作靈敏，使得這次方案設(shè)計(jì)達(dá)到了最開(kāi)始的設(shè)計(jì)期望。論文首先分析了關(guān)于智能車的國(guó)內(nèi)外相關(guān)現(xiàn)狀，其次提出了視覺(jué)導(dǎo)航小車的設(shè)計(jì)方案以及總體思路，然后進(jìn)行了單片機(jī)的選型以及對(duì)各種傳感器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹和說(shuō)明。本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了硬件以及軟件的測(cè)試，各部分均達(dá)到預(yù)期功能：當(dāng)按鈕啟動(dòng)的同時(shí)，小車可以在平面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)以及隨意變速；小車可以避開(kāi)障礙物，選擇一條無(wú)碰路徑，遇見(jiàn)障礙物就停止運(yùn)動(dòng)；小車能夠?qū)⒖刂破靼l(fā)出的命令以及采集出來(lái)視頻與控制器連接；PC或手機(jī)可以清晰顯示小車采集到的視頻數(shù)據(jù)以及可以顯示各種命令。本設(shè)計(jì)通過(guò)7個(gè)模塊，達(dá)到了這些目的，并且首次通過(guò)自己的努力完成了以上的功能。在設(shè)計(jì)出這個(gè)視覺(jué)導(dǎo)航小車之后，各個(gè)模塊的功能需求很實(shí)用并且在WIFI信號(hào)穩(wěn)定正常的情況下，手機(jī)或者PC端能夠?qū)崿F(xiàn)與小車的實(shí)時(shí)控制以及視頻監(jiān)測(cè)，根據(jù)這個(gè)功能，人類可以利用它進(jìn)不能進(jìn)入的地方進(jìn)行勘測(cè)。參考文獻(xiàn)王明順,沈謀全.傳感器與智能車路徑識(shí)別[J].電子產(chǎn)品世界，2007.4：14-15孫浩,程磊,黃衛(wèi)華,程宇.基于HCS12的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2007.3：20-25齊永利,魯云峰,劉鳴.LM2907頻率/電壓轉(zhuǎn)換器原理及應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件,2005.5：16-19孫涵,任明武,唐振民,楊靜宇.基于機(jī)器視覺(jué)的智能車輛導(dǎo)航綜述[J].公路交通科技,2005.5：26-30孫增圻,張?jiān)倥d.智能控制的理論與技術(shù)[J].控制與決策,1996.1：40-42何奇文,彭建盛,周東,首家輝,葛姣龍.基于紅外反射式傳感器智能車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].高師理科學(xué)刊,2008.3：40-47徐友春,李克強(qiáng),連小珉,趙玉凡.智能車輛機(jī)器視覺(jué)發(fā)展近況[J].汽車工程,2003.5：15-16馬雷,王榮本,趙東標(biāo).智能車輛導(dǎo)航控制器參數(shù)選取與魯棒性分析[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2005.2：16-17楊敬輝,洪炳镕,樸松昊.基于遺傳模糊算法的機(jī)器人局部避障規(guī)劃[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004.7：23-24周浦城,洪炳镕,楊敬輝.基于混沌遺傳算法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004.7：7-9任明偉.基于ARM的嵌入式視頻采集與遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北大學(xué),2011周柱.基于STM32的智能小車研究[D].西南交通大學(xué)，2011孫淑云.輪式足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都理工大學(xué),2009夏明.基于Linux的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué),2007祝海.TCP/IP協(xié)議在嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2007劉晨,崔斌.基于單片機(jī)的智能循跡小車設(shè)計(jì)[J].河南工學(xué)院,2019.3：26-30孫育人.基于Android的智能避障小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,2019.10：40-42谷明信,焦志勇,王偉,侯佳男,蔣煒彤.多功能導(dǎo)航智能小車設(shè)計(jì)[J].重慶文理學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,2017.6：23-24鐘文軍,魯植雄,刁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u8key; //ZYSTM32_brake(10); key=Remote_Scan(); switch(key) { case98:ZYSTM32_run(20,100);break; case2:ZYSTM32_brake(100);break; case194:ZYSTM32_Left(20,100);break; case34:ZYSTM32_Right(20,100);break; case224:ZYSTM32_Spin_Left(20,100);break; case168:ZYSTM32_back(20,100);break; case144:ZYSTM32_Spin_Right(20,100);break; }}voidKeyScanTask(void)//按鍵子程序{ staticu8keypre=0;//按鍵被按下時(shí)置1 if((keypre==0)&&(KEY)) { keypre=1;//置1，避免持續(xù)按下按鍵時(shí)再次進(jìn)入此函數(shù)。 switch(keyMode) { caseKEYMODE_1:keyMode=KEYMODE_2;break; caseKEYMODE_2:keyMode=KEYMODE_3;break; caseKEYMODE_3:keyMode=KEYMODE_1;break; default:break; } } if(!KEY)//按鍵被放開(kāi) { keypre=0;//置0，允許再次切換LED模式 }}//任務(wù)：循跡、避障、遙控模式處理voidLEDTask(){ switch(keyMode) { caseKEYMODE_1: LED_D4_SET; LED_D3_RESET; SearchRun(); break; caseKEYMODE_2: LED_D4_RESET; LED_D3_SET;AVoidRun(); break; caseKEYMODE_3: LED_D4_SET; LED_D3_SET;IR_IN(); break; default:break; }} // intval;//val=KEY;//讀取按鍵//while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2))//當(dāng)按鍵沒(méi)有被按下時(shí)，一直循環(huán)//{//val=KEY;//詞句可省略，可讓循環(huán)跑空//}//while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2))//當(dāng)按鍵被按下時(shí)//{//delay_ms(10); //延時(shí)10ms//val=KEY;//讀取數(shù)字端口PC2口電平值賦給Val//if(val==1)//第二次判斷按鍵是否被按下//{//BEEP_SET; //蜂鳴器響//while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)) //判斷按時(shí)是否被松開(kāi)//BEEP_RESET; //蜂鳴器停止//}//else// BEEP_RESET;//蜂鳴器停止//}//}intmain(void){ delay_init(); KEY_Init(); IRSearchInit(); IRAvoidInit(); TIM4_PWM_Init(7199,0);//初始化PWM Remote_Init(); //紅外接收初始化 ZYSTM32_brake(500);// keysacn(); keyMode=KEYMODE_1; while(1) { KeyScanTask();LEDTask(); }}致謝隨著時(shí)間一點(diǎn)一滴的流逝，四年讀書生活在6月即將劃下一個(gè)句號(hào)，而我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我即將又一次征程。雖然這屆畢業(yè)生是充滿遺憾的，沒(méi)有畢業(yè)照，沒(méi)有畢業(yè)典禮，但是對(duì)未來(lái)都是很充滿憧憬的。在這次設(shè)計(jì)中，感謝我的同學(xué)們對(duì)我的幫助，也感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，他們?cè)跓o(wú)言中對(duì)我很多的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，忙忙碌碌，用心設(shè)計(jì)，傾注了很多經(jīng)歷，感謝胡海龍老師和于宏波老師的耐心點(diǎn)撥，感謝在校四年期間各位授課老師的教導(dǎo)。在制作該項(xiàng)目時(shí)，出現(xiàn)很多問(wèn)題，自己用了各種辦法都無(wú)法解決，后來(lái)在老師的幫助下，解決了在制作設(shè)計(jì)遇到的各種難題。在當(dāng)我項(xiàng)目出現(xiàn)各