基于ARM的寻迹小车控制器的设计与实现

摘要

随着视觉传感器、图像处理技术、高集成度电机技术的进步，为智能寻迹小车的研究提供了技术上的支持。寻迹小车系统是集软、硬件与一体的自动化技术，它集成了自动控制、图像处理、计算机、通信等多个学科的技术。智能寻迹小车在危险环境侦查、搜救等方面占有很大的优势，它也为今后的无人驾驶技术的实现提供了思路。
　　本课题研究的内容如下：
　　第一，详细的介绍了智能寻迹小车的国内外的研究情况，介绍了国外研究出的寻迹小车以及国内几所大学研制的寻迹小车，国内在寻迹小车的研究领域与国外还存在一些差距，同时还介绍了研究寻迹小车具有一定现实的意义。
　　第二，针对寻迹小车的几种设计方案进行了对比，确定最终选用视觉寻迹的方案，并对寻迹小车的硬件进行了选型，最终选取了ST生产的STM32芯片作为寻迹小车主控制器，同时又选取了OV7670摄像头作为寻迹小车的视觉采集传感器，LMD12800驱动电机驱动寻迹小车的电机，MG995舵机作为寻迹小车的转向控制器以及其它器件的选型。
　　第三，根据所选用的控制器、芯片，对寻迹小车的整体硬件进行了设计和实现。对寻迹小车的各个模块进行了电路设计以及实现。
　　第四，寻迹小车采集到了道路图像信息进行了图像预处理的工作，对图像进行了优化和处理，从而识别寻迹小车在运行中的引导线、障碍物、寻迹小车三者之间的位置信息。同时提出了基于专家推理的寻迹小车避障算法，从而确定舵机需要的偏转的角度以及电机的转速的设定值。又通过模糊控制算法对舵机的偏转角度进行精确的控制，以及运用 PID控制算法对寻迹小车电机的转速进行精准的控制。
　　第五，对寻迹小车进行了一些仿真实验，实验结果表明，寻迹小车设计符合设计的要求，然后对寻迹小车进行了硬件测试和避障测试。

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2智能寻迹小车的国内外发展历史及现状

1.3 论文研究的主要内容

1.4 论文的章节安排

第2章 寻迹小车系统方案整体设计

2.1 系统方案设计

2.2 结构与功能设计

2.3 寻迹小车硬件选型与设计

2.4 本章小结

第3章 寻迹小车系统硬件设计

3.1 寻迹小车控制系统硬件平台总体框架

3.2 寻迹小车控制系统硬件设计

3.3 本章小结

第4章 寻迹小车系统软件设计及控制器设计

4.1 图像预处理算法

4.2基于专家推理的寻迹小车避障算法

4.3基于模糊控制的舵机方向控制

4.4基于PID的电机速度控制

4.5本章小结

第5章 寻迹小车的硬件测试与系统调试

5.1寻迹小车硬件测试

5.2 keil软件

5.3 控制算法仿真

5.4寻迹与避障测试

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢