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 SystemBased 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：200813503229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[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[Abstract]Now more and more like safety, energy conservation, environmental protection, intelligence and information of vehicles in the 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. 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 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 parameters 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 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 response time is faster, has better dynamic performance and good stability.The experiments show that the design of intelligent vehicle speed adaptability.[Keywords]Intelligent Car, Image Processing, PID Control目录目录 (2)绪论 01 智能车系统总体介绍 (1)1.1 整体设计概述 (1)1.2 关于直流电机的简要介绍 (2)1.3 CMOS图像传感器的特点 (2)1.3.1 CMOS图像传感器的特性 (2)1.4 OV7670的性能特点与工作方式 (3)1.4.1 OV7670的性能和参数 (3)1.4.2 OV7670的功能 (3)1.5 OV7670的数字图像输出 (3)1.5.1 OV7670的输出信号时序 (3)2 方案论证 (5)2.1 控制模块的介绍 (5)2.2 车身车体的介绍 (5)2.3 电机选择与驱动模块的介绍 (5)2.4 路径识别的方案设计与论证 (6)3 智能车系统硬件设计 (8)3.1 智能车系统硬件设计总体结构 (8)3.2 STM32最小系统的设计 (9)3.2.1 方案总结 (9)3.2.2 方案框图 (9)3.3 电路设计与原理 (9)3.3.1 直流电机应用 (9)3.3.2 电源分配电路设计 (10)3.3.3 H桥电机的驱动 (11)4 智能车系统软件设计 (12)4.1 控制算法的简要介绍 (12)4.2 速度控制算法 (13)4.3 图像采集 (18)4.4 图像处理 (18)4.5 动态阈值法介绍 (19)5 系统的测试 (21)5.1 系统测试的目的 (21)5.2 系统测试的原则 (21)5.3 系统测试的结果 (21)5.4 测试结果误差分析 (21)6 结论 (22)6.1 工作总结 (22)致 (23)参考文献 (23)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的研究方向，目前，我国的研究广度和深度还是不够大，在很多领域几乎是零，需要我们进一步的加深对智能控制的研究，比如汽车电子控制，航天控制，轮船控制等等，在芯片性能上，国的研究和开发也是欠缺的，芯片的稳定性在很大程度上限制了很多领域的进展，大多都是被国外垄断，这些都是需要我们来面对和改进的地方，也正是发展的重点。
此外，智能汽车在高速公路，山地，野外，现代物流业，现在制造系统及柔性制造系统中都有广泛运用，该研究已成为人工智能领域的一个非常重要的热点之一。
本文所研究的智能车是一个比较好的智能模型，通过摄像头循迹来获得路面的信息，通过处理后从而来引导小车的运行，达到一定的智能化。
1 智能车系统总体介绍1.1 整体设计概述本论文所设计的智能车，能够实现在一个闭环的跑道上完成自主循线运行的功能，跑道表面通过白纸来覆盖，其中心有30mm宽度左右的连续黑线，作为小车运行的引导线。
同时也作为识别道路状况的标志、该论文的整体智能车可以看作是一个自动控制的系统。
图1.1为系统模型框图。
图1.1 系统模型框图该系统通过面阵CMOS摄像头来实现路径识别功能，将CMOS摄像头采集过来的视频信号二值化后送入微处理器进行处理，根据路面信息来决定智能小车的行驶方向；而车速控制采用的是PID算法。
另外，在软件设计中，本课题采用实时采集路况信息方法和实时控制智能小车的速度，最终达到实现整个系统的闭环控制，使小车可以自主的按照路面信息快速行驶。