基于ARM的智能探测小车的设计与实现

摘要

随着国人在嫦娥工程的初步成功和逐步深入，月球探测器的设计一直吸引着众多科学工作者的关注。智能探测小车属于机器人的范畴，它融合了先进的嵌入式技术、传感器技术、电子电气、路径规划、人工智能和自动控制等技术。机器人车应用领域广泛，包括自动驾驶、反恐、核电站维护、未知区域探测、无人工程产品运输等等，机器人控制技术的发展必将对人们的生产和生活产生深远影响。
　　 课题旨在设计一款具有良好可扩展性，模块化的教育型智能探测小车控制平台，使其既能够满足大专院校学生开展机器人比赛的要求，同时又能成为嵌入式课程开发和项目研究的平台。本文以ARM9处理器和Linux操作系统为基础构建了智能探测小车控制平台的软硬件系统。
　　 本文通过分析国内外机器人的研究现状，设计实现了一种低功耗、高性能嵌入式微处理器和嵌入式操作系统相结合的智能探测小车控制系统。智能探测小车包括视嵌入式核心模块、主控模块、电机驱动模块、红外寻迹模块、测温模块、摄像头模块、无线通信模块等。
　　 具体内容如下：
　　 阐述了智能探测小车的应用价值和研究意义，并详细的描述了智能探测小车的体系结构。概述了基于ARM的智能探测小车控制系统结构。
　　 设计了基于ARM的智能探测小车控制系统的硬件平台。对核心板、主控板、稳压电源、电机驱动、红外寻迹、温度测量、串口通讯、LED和蜂鸣器以及其他扩展接口等硬件电路分别给出了详尽的设计方案。依据PCB设计的原则、抗干扰措施，自行设计了印刷电路板(PCB)。
　　 设计了基于ARM的机器人小车控制系统的软件平台。先将Linux操作系统的启动代码、内核和文件系统移植到S3C2440A上。在Linux系统中编写相应的设备和接口驱动程序，编写了控制系统主程序群、图像采集程序群和温度测试程序等应用程序。
　　 设计了上位机监控软件、相关通信协议和数据传送格式。论述了红外寻迹处理中的PD变尺度增量控制算法，图像处理中的灰度二值化算法以及温度测试中的环境温度补偿等问题的解决策略。测试结果表明，在该控制系统下，智能探测小车具有良好的位置跟踪和图像采集处理性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第二章 嵌入式系统与智能探测小车的总体概述

第三章 智能探测小车控制系统硬件平台架构

第四章 智能探测小车控制系统软件平台架构

第五章 智能探测小车控制策略研究与实验

第六章 结束语与展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的学术论文

致 谢