直立式光电智能车的设计与实现.doc

本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：直立式光电智能车的设计与实现 2015年 6月14日 直立式光电智能车的设计与实现 摘 要 本文以飞思卡尔杯智能车竞赛为背景，完成了直立式光电智能车的机械和硬件结构设计，并研究了不同赛道的图像处理算法。智能车以MKL26Z256VLL4单片机为控制核心，采用TSL1401线性CCD采集图像，并对二值化图像进行了低通滤波，通过边沿检测算法识别赛道的黑白边沿，求出中心偏差后作为转角的控制量。为方便调试，在智能车上还设计了OLED液晶显示和蓝牙通讯模块，通过无线通信实现上位机实时图像显示、参数曲线显示和在线调整功能。实验证明小车可以准确识别赛道，并能保持平稳快速运行。 关键词：；；；  The design and implementation of upright photoelectric smart car Abstract According to the requirement of photoelectricity group of Freescale smart car competition, the mechanical structure and hardware of the smart car was completed to improve stability and the image processing algorithms was designed. Based on the microprocessor MKL26Z256VLL4 and TSL1401 Linear CCD, the smart car could successfully identify the black line by edge detection algorithms after low-pass filtering of image. Then the track center line could be obtained and direction control value could be calculated. The smart car was also equipped with OLED and Bluetooth communication module used to transfer images and state data to computers. The parameters of running car could also be changed with software we designed. It made the debugging process more effective. Tests showed that the smart car could identify different tracks and run quickly and stably. Keywords：Image processing; ; edge detection;Control period  目 录 1 1.1 智能车大赛概况 1 1.2 光电组智能车 1 1.2.1 光电组智能车的路径检测原理 1 1.2.2 光电平衡组智能车的优缺点 1 1.3 系统整体构想 2 第2章 系统硬件电路设计 3 2.1 硬件电路整体架构设计 3 2.2 系统主板电路设计[] 3 2.3 系统电源电路设计 4 2.4 电机驱动电路设计 4 2.5 线性CCD原理介绍 5 2.6 蜂鸣器电路设计 6 2.7 电源地的划分 6 2.8 硬件电路部分总结 7 第3章 车模机械布局架构与结构调整 8 3.1 机械部分总体概述 8 3.2 线性CCD布局与安装 8 3.3 电池、电路板等部分的固定 9 3.4 3D模型设计 10 3.5 角度传感器安装 11 第4章 软件系统设计 12 4.1 开发工具 12 4.2 软件控制的总体思路 12 4.3 主程序设计 13 4.3.1 主程序结构 15 4.4 上位机设计 16 4.4.1串口调试工具 16 4.4.2 上位机 16 4.5 角度控制 17 4.5.1 互补滤波 17 4.5.2 角度闭环控制 19 4.6 速度控制 19 4.7 方向控制 20 4.7.1图像二值化 20 4.7.2 图像滤波 21 4.7.3 赛道元素识别 22 4.7.4 电机差动控制 26 4.8 软件部分总结 27 第5章 智能车调试实验 28 5.1 硬件部分调试 28 5.1.1 电源模块调试 28 5.1.2 电机驱动模块调试 28