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1、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 System Based 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： 9 指导老师： 尚明（教授） 2012年 5 月 21 日大学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： 尚明 （教授）2012年 5 月 21 日大学EDA实验室大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院王坤学号9毕业届别2012专业电子信息工程毕业论文
2、（设计）题目基于STM32的智能小车摄像头循迹系统指导教师尚明学历本科职称 教授所学专业 无线电技术具体要求(主要容、基本要求、主要参考资料等)：主要容：设计一个抗干扰能力强的智能小车循迹系统。基本要求：通过对本课程的设计，能够利用OV7670实现黑白线信息采集；并且能够达到一定的抗干扰效果；能够实现实时采集外界环境信息的效果。主要参考资料： 1启军. 嵌入式系统及其应用:基于Cortex-M3核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发. M.: 同济大学,2008.2谭浩强. C语言程序设计. M.: 清华大学,2010.3曾星星. 基于摄像头的路径识别智能车控制系统设计J.汽车工业
3、学院学报,2008(6): P76-80.进度安排：第一阶段：14周通过资料、网络、导师了解本设计所需要的知识、资料、相关软件及设计思路方案；第二阶段：58周请教老师查阅资料按要求并由实际情况逐渐得出设计方案及方法；第三阶段：911周根据方案在老师的指导下完成相关的软硬件设计；第四阶段：1213周撰写论文（分初稿、定稿、审合、打印论文）；第五阶段：14周进行优化调试达到目标并进行论文答辩。 指导教师（签字）： 年 月 日院（系）意见： 教学院长（主任）（签字）： 年 月 日备注：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
4、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
5、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AbstractNow more and more like safety, energy conservation, environmental protection, intelligence and information of vehicles in the
6、 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.
7、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
8、 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 parame
9、ters 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
10、 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 respons
11、e time is faster, has better dynamic performance and good stability.The experiments show that the design of intelligent vehicle speed adaptability.KeywordsIntelligent Car, Image Processing, PID Control 目 录目 录3绪 论11 智能车系统总体介绍21.1 整体设计概述21.2 关于直流电机的简要介绍31.3 CMOS图像传感器的特点31.3.1 CMOS图像传感器的特性31.4 OV7670的性
12、能特点与工作方式41.4.1 OV7670的性能和参数41.4.2 OV7670的功能41.5 OV7670的数字图像输出41.5.1 OV7670的输出信号时序42 方案论证62.1 控制模块的介绍62.2 车身车体的介绍62.3 电机选择与驱动模块的介绍62.4 路径识别的方案设计与论证73 智能车系统硬件设计93.1 智能车系统硬件设计总体结构93.2 STM32最小系统的设计103.2.1 方案总结103.2.2 方案框图103.3 电路设计与原理103.3.1 直流电机应用103.3.2 电源分配电路设计113.3.3 H桥电机的驱动124 智能车系统软件设计134.1 控制算法的简
13、要介绍134.2 速度控制算法144.3 图像采集184.4 图像处理184.5 动态阈值法介绍195 系统的测试215.1 系统测试的目的215.2 系统测试的原则215.3 系统测试的结果215.4 测试结果误差分析216 结 论226.1 工作总结22致 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
14、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。现在，国际上很多的研究机构已经开始关注智能交通系统(ITS)方面的研究工作了，并且也取得了很大的成果，已经研发出了一些智能化的原型车辆，并且进行了相应的测试。然而这种智能化原型车研发，其整个过程得益于一些交叉学科的相关领域知识，如机器人技术、人工智能、自动控制、电子通讯、信号处理技术等，从中得到许多新观点，新方法。从近来几年的发展来看，汽车电子的迅猛发展必将逐步满足人们对节能、安全、环保以及信息化和智能化的需求。1现在的智能控制在很多工厂和车间都有很大的应用舞台；人性化，智能化是下一代智能控制
