基于视觉追踪小车的硬件设计

摘要

作为人工智能领域的一个新的研究热点，移动机器人是一个新兴的交叉研究学科。它涉及了机器人学、人工智能、运动控制等多个领域，是一个理论研究与模型分析相结合的良好的实验平台。将视觉追踪应用于轮式移动小车是这方面一个有意义的尝试，本文基于该目的设计开发了视觉追踪小车的图像处理模块及运动控制模块。 在明确课题背景和功能需求的基础上，本文设计了以数字信号处理器(DSP)为核心的图像处理模块，能够对采集的图像信号作实时处理。由于采用了嵌入式处理器模块，系统集成度高，做到了小型化。运动控制模块给出了一种以89S52单片机为核心辅以LM629运动控制芯片构成的闭环控制系统。由于采用了集成运动控制芯片，不仅简化了系统软硬件设计，提高了系统可靠性，减轻了设计工作量，而且提高了系统性能，反应灵敏，控制精度高，还具有一定的自适应能力。 文章主要分两大部分。第一部分主要介绍了视觉图像处理系统的总体设计，包括图像处理芯片的选型，外部储存器的扩展，电源及时钟的设计，DSP芯片与89S52的通讯问题的解决等。第二部分运动控制方面包括电机的选择，运动控制方案的选择，LM629运动控制处理器的简介，驱动电路的设计，PID参数的调整等。文章最后针对整个系统的设计提出了一些展望，希望给类似的开发者和后续的开发人员以启发和帮助。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题意义及目的

1.2机器人简介

1.2.1机器人的定义和基本组成

1.2.2机器人的特点

1.2.3机器人的分类及发展方向

1.3移动机器人概述

1.3.1移动机器人的定义与分类

1.3.2移动机器人的应用

1.3.3移动机器人技术的主要研究方向

1.4论文的主要内容

第二章系统总体方案设计

2.1图像采集处理方案选择

2.2驱动电机的选择

2.3运动控制方案的选择

2.4系统总体方案的确定

第三章图像处理母板的设计

3.1 TMS320C6711 DSP芯片简介

3.2 IMG图像采集子卡介绍

3.2.1图像采集子卡结构

3.2.2视频捕捉原理

3.2.3视频显示过程

3.3图像采集子卡与图像处理母板的接口

3.4关于子板接口规范

3.5 DSP外围设备的扩展

3.5.1存储器模块

3.5.2电源模块

3.5.3时钟模块

3.5.4 JTAG接口

3.6 TMS320C6711与89S52的通讯

3.7印刷电路板设计

第四章运动控制系统设计

4.1 LM629简介

4.2 LM629工作原理

4.3 LM629的硬件总体结构

4.4运动梯形图控制原理

4.5 LM629与单片机的连接

4.6 LM629指令简介

4.7 PID参数的调整

4.8电机驱动电路

第五章总结与展望

参考文献

致谢

附录 LM629指令集

攻读硕士研究生期间所发表论文