基于stm32芯片的寻迹摄像头小车的设计开题答辩.ppt
基于-STM32的智能循迹小车的设计
基于-STM32的智能循迹小车的设计引言在现代科技日新月异的今天，人们对新型智能设备的需求越来越大。
智能循迹小车因其具有趣味性，易于操作等特点，受到许多消费者的青睐。
本设计便是以STM32为核心的智能循迹小车。
一、系统硬件组成智能循迹小车由多个部分构成，包括底盘、主板、传感器、锂电池和舵机等。
具体说明如下：1. 底盘底盘包括两个电动机、两个轮子、机械结构等。
底盘的主要作用是向前或向后驱动小车的运动。
2. 主板主板是系统软件的核心。
主板使用STM32F103的单片机，以及常见的电机驱动模块，用于控制底盘的运动。
3. 传感器本设计中使用的传感器为广泛应用于小车上的红外线循迹传感器，其原理为使小车电路接收传感器反馈信号并判断小车上方黑线的位置（白色区域为1，黑色区域为0），实现对小车的精确控制。
4. 锂电池用于电源射频通信功能，以及为主板和电动机提供电源。
5.舵机利用舵机实现沿线左转、右转，以及平稳直行。
二、系统软件架构1. 系统基本功能本设计系统主要功能有循迹、转向、变速和停止。
当小车处于初始状态时，系统会自动启动并进入等待反馈信号的状态。
然后小车会根据红外线感应传感器捕捉到的数据，开展循迹检测工作。
一旦发现黑道，系统会根据数据自动控制小车的转向，并以不同的速度进行行驶。
当红外线传感器无法检测到黑道时，小车会自动停止。
2. 硬件设计在本设计中，主要使用了单片机的GPIO端口、固定电源使电机转动的PWM端口、PWM输出模块以及模拟模块的ADC端口等。
通过实现测量距离和角度，以及数据分析和控制等，实现智能循迹小车的系统功能。
三、实现过程1. 对于STM32单片机（1）单片机系统时钟配置。
（2）采用自适应差分脉冲编码调制控制电机驱动模块，通过控制单片机的PWM输出端口，控制电动机运动。
（3）红外线传感器采用GPIO口。
2. 控制方式在本设计中，控制智能循迹小车的控制方式为模拟模式。
模拟模式可以动态的控制小车的运动，便于进行系统功能调试和优化。
基于STM32的智能小车摄像头循迹系统
分类号编号烟台大学毕业论文（设计）基于STM32的智能小车摄像头循迹系统Intelligent Car Tracking SystemBased on STM 32 Camera申请学位：工学学士院系：光电信息科学技术学院专业：电子信息工程姓名：王坤学号： 200813503229指导老师：杨尚明（教授）2012年5 月21 日烟台大学EDA实验室基于STM32的智能小车摄像头循迹系统姓名：王坤导师：杨尚明（教授）2012年5 月21 日烟台大学EDA实验室烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院[摘要]现在人们越来越喜欢安全、节能、环保、智能化和信息化的汽车了，在智能汽车新时代，无人驾驶技术，得到了飞越的发展，成为了智能车时代的新标志。
智能小车不但逐步提高了车辆的控制水平和驾驶水平，而且也保障了车辆行驶的安全、畅通、高效特性。
本文主要讨论了智能车系统的设计方案，并且对智能车自主行驶的决策以及控制，算法也进行了相应的研究。
本论文首先设计了智能车的硬件结构，硬件方面以Cortex-m3为控制核心，另外其他辅助模块包括：电源模块，图像传感模块，速度控制模块以及其他功能模块进行辅助，从而来完成智能车的硬件设计。
由于智能车有一个比较复杂跑道，传统的控制算法在复杂跑道情况下已经无法解决智能车的控制参数的问题。
因此本论文做了一些改进，本论文采用理论结合实际，我们采用了模糊PID控制算法来实现对智能车的控制，并进行了一定的实验。
在该系统中，由CMOS摄像头来实现路径识别，通过对小车的闭环控制，使小车能按照给定的黑色引导线平稳地循迹。
该系统能够很好地满足智能车对路径识别性能和抗干扰能力的要求，稳定误差小，调节相应时间比较快，具有较好的动态性能和良好的稳定性。
实验证明，所设计的智能车具有速度快，适应性强的特点。
[关键词]智能车；图像处理；比例积分微分[Abstract]Now more and more like safety, energy conservation, environmental protection, intelligence and information of vehicles in the new era of smart cars, unmanned technology, has been flying over the development, became the new logo of the smart car era. The smart car has gradually increased the level of control and the standard of driving of the vehicle, but also to protect the safe and smooth traffic, efficient performance. The article focuses on the design of intelligent vehicle systems, and smart car independent driving the decision-making system and control algorithms were also studied. Thesis designs the mechanical hardware structure of the intelligent vehicle hardware to control the core Cortex-m3, other ancillary modules include: the power supply module, the image sensor module, the speed control module and other functional modules to carry out assisted, and thus to complete the smart hardware design of the car. Does not match the smart car a more complicated runway, control algorithms in the control parameters of the smart car has been unable to solve complex runway case. Therefore, this paper has to do improvements, the present theory with reality, we have adopted a fuzzy PID control algorithm to achieve control of the smart car, and carry out certain experiments.In this system, the CMOS camera head path identification, closed-loop control of the car, car tracking smoothly in accordance with the black guide lines given. The system is able to meet the requirements of the intelligent vehicle path recognition performance and anti-jamming capability, small steady state error and adjust the response time is faster, has better dynamic performance and good stability.The experiments show that the design of intelligent vehicle speed adaptability. [Keywords]Intelligent Car, Image Processing, PID Control目录目录 (3)绪论 (1)1 智能车系统总体介绍 (2)1.1 整体设计概述 (2)1.2 关于直流电机的简要介绍 (3)1.3 CMOS图像传感器的特点 (3)1.3.1 CMOS图像传感器的特性 (3)1.4 OV7670的性能特点与工作方式 (4)1.4.1 OV7670的性能和参数 (4)1.4.2 OV7670的功能 (4)1.5 OV7670的数字图像输出 (4)1.5.1 OV7670的输出信号时序 (4)2 方案论证 (6)2.1 控制模块的介绍 (6)2.2 车身车体的介绍 (6)2.3 电机选择与驱动模块的介绍 (6)2.4 路径识别的方案设计与论证 (7)3 智能车系统硬件设计 (9)3.1 智能车系统硬件设计总体结构 (9)3.2 STM32最小系统的设计 (10)3.2.1 方案总结 (10)3.2.2 方案框图 (10)3.3 电路设计与原理 (10)3.3.1 直流电机应用 (10)3.3.2 电源分配电路设计 (11)3.3.3 H桥电机的驱动 (12)4 智能车系统软件设计 (13)4.1 控制算法的简要介绍 (13)4.2 速度控制算法 (14)4.3 图像采集 (18)4.4 图像处理 (18)4.5 动态阈值法介绍 (19)5 系统的测试 (21)5.1 系统测试的目的 (21)5.2 系统测试的原则 (21)5.3 系统测试的结果 (21)5.4 测试结果误差分析 (21)6 结论 (22)6.1 工作总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录一：电路原理图 (25)附录二：程序流程图 (26)附录三：源程序部分代码 (27)绪论随着智能小车技术的不断提高和增强；智能化，安全化，环保性逐渐得到了人们的亲睐，在当今这个公路等级不断改善的情景下，特别是飞速发展的高速公路，人们对汽车的行驶速度有了更高的要求；同时，在人们的物质生活水平和消费水平不断飞速提高的情况下，汽车的数量也随之逐渐快速的增加，车流量越来越大，汽车碰撞的发生几率也越来越大，，然而这些情况，在智能车出现以后，在很大情况下大大减少了因驾驶疏忽而造成交通事故的可能，也使得交通更加畅通，从而很大程度上保证了车辆行驶的安全，同时也保证了其他的人的人身和财产安全，因此发展智能小车是很重要的。
基于STM32的智能小车自动循迹及倒车入库设计
在STM32控制器中，通过C语言编写循迹和倒车算法。具体实现过程如下：
（1）循迹算法：根据光敏传感器和红外线传感器的信号，判断小车是否偏 离了预定线路。如果偏离，则通过电机驱动模块调整小车的运动方向和速度，使 其回到预定线路。
（2）倒车算法：根据库位规划和预设路径，控制小车的运动方向和速度， 使其能够顺利地倒车入库。在倒车过程中，不断调整小车的运动方向和速度，以 实现精确的倒车入库。
通过实验测试，本次演示设计的自动循迹小车能够有效地识别道路颜色和磁 场变化，实现稳定可靠的循迹效果。在实验中，小车能够准确地按照预定线路行 驶，并且在遇到弯道和障碍物时能够自动调整运动方向和速度，以实现稳定的循 迹效果。
2、倒车入库效果分析
通过实验测试，本次演示设计的倒车入库小车能够实现精确可靠的倒车入库。
4、无线通信模块：使用HC-05蓝牙模块实现遥控器控制和手机APP实时监控 等功能。
5、系统调试：通过SD卡存储循迹路径，实现系统调试功能。同时，可以通 过LED指示灯观察小车的运行状态。
三、性能测试
在实验室环境中对智能循迹小车的性能进行测试。通过多次试验，观察小车 的循迹精度、避障效果、运行稳定性等方面的情况。根据实验结果对小车的软硬 件进行优化和改进。
自动循迹设计
1、传感器选择
在自动循迹设计中，传感器是至关重要的组成部分。本次演示选用光敏传感 器和红外线传感器两种传感器相结合的方式来获取道路信息。光敏传感器主要用 来检测路面颜色变化，而红外线传感器则能够检测道路上的磁场变化，从而实现 循迹功能。
2、循迹算法设计
循迹算法是实现自动循迹的关键部分。本次演示采用基于阈值和滤波的算法 来实现循迹。首先，通过预处理去除传感器信号中的噪声，然后根据道路和障碍 物的不同特性，设定合适的阈值，将传感器信号转化为二值化信号，最后通过不 断的迭代，使小车能够稳定地按照预定线路行驶。
智能小车开题报告PPT课件
漏和破损点的查找和定位等。
2.智能小车的作用和意义
避障控制系统是基于自动导引小车（AV—auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线， 判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感 器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智 能小车可以为三大组成部分：传感器检测部分、CPU、 执行部分。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循 迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识 别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲 避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需 要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍 弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式 传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来
智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策
和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能车辆的主要 特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和驾驶车辆绕开障 碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能小车也是智能车辆的 一个研究方向，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、 导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。它具有道 路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、 车速和巡航控等功能。
d. 智能家居：在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程 控制家中的家用电器，控制室温等等。对这种小车的研究
，将为未来环境探测术上的有力支持。
❖ b. 探测危险与排除险情：在战场上或工程中，常常会遇到 各种各样的意外。这时，智能化探测小车就会发挥很好的作 用。战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁 地雷。民用方面，可以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭 火，以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人员等。
基于STM32的智能小车设计与实现开题报告
基于STM32的智能小车设计与实现开题报告开题报告题目名称基于STM32的智能小车设计与实现题目来源题目类型导师姓名学生姓名班级学号专业1. 选题的背景和意义:随着工业一体话进程的不断加深，人们对智能领域的研究也越来越深入。
智能车在现实生活、生产中的应用十分广泛，它是集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。
目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已经成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。
2. 简述选题在该领域的国内外研究现状:智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。
其基本可实现循迹、避障、检测贴片寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。
比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。
我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。
智能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检测受损评估、智能家居。
目前各国都非常重视智能小车的研究，美国开始组织实施智能车辆先导( intelligent vehicle ini2tiative, IV I) 计划, 欧洲提出公路安全行动计划( roadsafety action p rogram,RSAP) ,日本提出超级智能车辆系统。
我国科技部则于2002年正式启动了“十五”科技攻关计划重大项目,智能交通系统关键技术开发和示范工程,其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。
预计在2020年之前进入智能交通发展的成熟期,人、车、路之间可以形成稳定、和谐的智能型整体。
3. 本课题研究的主要内容:本课题主要开发一个能自动将球类拾起并清除出场外的智能小车，设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择STM32单片机为控制平台，通过相关的机械结构设计，编写程序对智能小车进行控制，实现清球功能。
stm32智能小车开题报告
stm32智能小车开题报告STM32智能小车开题报告一、引言智能小车是一种基于STM32微控制器的智能机器人，具备自主导航、避障、图像识别等功能。
本报告旨在介绍智能小车的设计目标、技术原理以及实施计划。
二、设计目标1. 自主导航：智能小车能够通过搭载传感器和算法，自主感知周围环境并规划最优路径，实现自主导航功能。
2. 避障功能：智能小车能够通过超声波传感器或红外线传感器等，及时检测到前方障碍物，并采取相应措施避免碰撞。
3. 图像识别：智能小车搭载摄像头，能够实时获取图像信息，并通过图像处理算法进行识别，例如人脸识别、物体识别等。
4. 远程控制：智能小车可以通过无线通信模块与遥控器或手机等设备进行远程控制，实现远程操作。
三、技术原理1. STM32微控制器：STM32是一种高性能、低功耗的微控制器，具备丰富的外设接口和强大的处理能力，适合用于智能小车的控制。
2. 传感器：智能小车需要搭载多种传感器，如超声波传感器、红外线传感器、陀螺仪等，用于感知周围环境的信息。
3. 路径规划算法：智能小车需要通过路径规划算法，根据传感器获取的环境信息，确定最优路径，实现自主导航功能。
4. 图像处理算法：智能小车通过搭载摄像头和图像处理算法，能够实现图像识别功能，例如人脸识别、物体识别等。
5. 无线通信模块：智能小车需要通过无线通信模块与遥控器或手机等设备进行远程控制，常用的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi等。
四、实施计划1. 硬件搭建：首先需要搭建智能小车的硬件平台，包括选型STM32微控制器、传感器、摄像头、无线通信模块等，并进行连接和固定。
2. 软件开发：根据设计目标和技术原理，进行相应的软件开发工作。
包括编写STM32的控制程序、传感器数据的处理程序、路径规划算法的实现、图像处理算法的编写等。
3. 系统集成与调试：将硬件和软件进行集成，进行系统调试和优化，确保各功能模块的正常运行。
4. 测试与优化：对智能小车进行各项功能测试，并根据测试结果进行优化和改进，提高智能小车的性能和稳定性。
基于STM32的智能循迹避障小车
基于STM32的智能循迹避障小车智能循迹避障小车是一种集现代化感知、识别、控制技术于一体的智能移动装备，具有智能感知环境、辨别地形、自主规避、遥控操作等功能。
该设计基于STM32的智能循迹避障小车是一种小型、可控、智能的模型车辆，可以在智能系统的嵌入式控制下完成识别、规划和移动等功能。
下面，我们来详细了解一下这一小车的设计原理和实现方法。
一、设计原理1.感知与识别智能循迹避障小车依靠红外线接收传感器、超声波传感器和跟随模块等方法实现环境信息感知。
其中，红外线接收传感器主要用于测距、循迹和防碰撞，是智能车的核心部件之一。
超声波传感器则主要用于测距和障碍物检测。
最后，跟随模块则可以实现人机交互和远程控制等功能。
2.规划与运动智能循迹避障小车依靠STM32F103系列控制器实现系统核心控制和数据处理功能。
控制器通过程序设计，可令小车具备自主规划和运动等功能。
例如，小车运动状态由传感器所获取的数据信息时刻检测，智能程序实现自主决策和执行，从而实现智能移动。
3.控制与响应智能循迹避障小车具备多种控制方式，包括自主模式、手动控制模式和远程控制模式。
采用自主模式时，小车可以根据程序预设的路径自主运动。
采用手动控制模式时，用户可以通过遥控器控制小车的方向、速度等参数。
采用远程控制模式时，用户可以通过远程控制设备对小车的状况进行实时监控和调整。
二、实现方法1.硬件设计小车核心板采用STM32F103C8T6控制器，主频为72MHz，容量为64KB。
其它外设包括有超声波传感器、红外线接收传感器、电机驱动模块、步进电机和轮子等。
整个系统电路图如下图所示。
2.软件设计该项目采用Keil5.13开发平台，编程语言为C语言。
系统程序分为三部分，分别是超声波测距和障碍检测、红外线感知和循迹、电机控制和小车移动。
(1)超声波测距和障碍检测超声波测距和障碍检测程序主要实现对前方距离的测量和对障碍物的检测。
程序流程如下：初始化模块和时钟；配置GPIO口；设置定时器并启动；发送触发脉冲；接收回波并计算距离。
基于单片机的智能循迹小车---答辩PPT
复位电路:
89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内
1
的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时， 且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维
持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以
响应并将系统复位。
复位电路图
当系统上电后，由于电容充电，使RST持续一段高
2
电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位 键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上
反射的红外线很强，使光敏三极管导通，Signal输出
低电平。
驱动电路:
L298N是一个内部有两个H桥
1
的驱动芯片，这样电机的运转 只需要用三个信号控制：两个
方向信号和一个使能信号。
L298N驱动芯片和直流电机接线 图
如果OUT1信号为“0”，OUT2 信号为“1”，并且使能信号是
2 “1”，那么三极管Q1和Q4导通， 电流从左至右流经电机；如果 OUT1信号变为：“1”，而 OUT2信号变为“0”，那么Q2和
测多弯道的轨迹。由于传感器不在同一直线上，故小车转
2
弯时，左右两边后部的传感器有较大的采样空间，两边前 端的传感器则对采集的信号有更好的前瞻性。整个布局有
利于在弯道处提高小车速度。但相对一字型布局，M型布
局容易产生不稳定信号，从而产生信号震荡，影响小车行
驶的稳定性。
小车保留了扩展功能。循迹小车在完成设计预想的前提
循迹小车控制系统结构框图
晶振电路:
1
在STC89S52单片机上内部有一个用于构成振荡器的 高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放 大器的输入端和输出端。
晶振电路图
2
在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡 器就产生自激振荡。
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Page 3正研究开发“MOVE AND
PLAY”机器人系统，使机器人操作 就像人们操作录像机、开汽车一样。 除了这些研究单位，各智能机器企 业也投入大量人力、财力开发机器 人等智能系统。
滨州学院
基于stm32芯片的寻迹摄像头小车的设计
——开题报告
学生： 学号： 指导老师：
目录
课题的目的意义 文献综述
研究内容及方法 所需仪器设备
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目的及其意义
培养自身综合运用所学知识和技能， 理论联系实际，独立分析，解决实际问 题及进行系统研究开发的能力，使自身 得到从事本专业工程技术和科学研究工 作的基本训练。
（2）国内智能车辆研究现状 相比于国外，我国开展智能车 辆技术方面的研究起步较晚， 而且大多数研究处在于针对某 个单项技术研究的阶段。但是 我们也取得了一系列的成果
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研究内容其方法
1. 基于7960设计一电机驱动模块。 该模块用来驱动直流电动机，要求 输入、输出用光耦隔离。 2. 设计舵机供电模块。 该模块用来驱动舵机，要求输入稳 定的5v电流。 3. 设计图像采集模块程序 设计程序实现将图像从摄像头读取 到ARM内存中的功能。 4. 设计基于图像的路径识别程序 对采集得到的图片进行分析从而识 别出路径。
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所需仪器设备
STM32芯片、驱动7960芯片、稳压芯 片LM2940、C-MOS摄像头OV7620、 车模A车一辆、软件Altium Designer 6.9、 导线若干。
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感谢您的关注
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