基于STM32智能小车的设计与实现
发布时间：2021-01-15 19:49
近年来,无线网络通信技术、无线视频监控技术、图像采集技术以及嵌入式技术日臻成熟,人们对智能化产品的需求随之不断增加。智能小车采用无线网络通信,相比传统的通信方式,具有布线简单、成本低等优势,能够应用在一些复杂的环境中。本文设计了一款以STM32系列开发板作为核心控制器,μC/OS-III操作系统为软件平台的具有自动避障功能的智能小车。以STM32主控制器来对直流电机进行驱动,驱动车载系统上的摄像头对图像信息进行采集,控制小车的运行;以WIFI信号为媒介,采集到的视频信息实时地传输到Android手机或者PC上位机显示;而实现手机或者PC上位机控制小车的关键在于它们可以将相应的控制信号准确地传递到主控制器。系统的硬件设计与软件设计共同构成了总体设计。其中,软件设计是μC/OS-III操作系统的移植、硬件驱动程序设计、自动避障算法、PC上位机和Android手机控制端的设计。硬件设计主要是设计系统中的电路,具体包括超声波避障模块设计、视频采集模块设计、电机驱动模块设计、无线路由器模块设计和STM32最小系统模块设计等几部分。在自动避障算法中,对目标障碍物的确定需要借助区域生长的方法,并且以...
【文章来源】：武汉轻工大学湖北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 智能小车研究背景和意义
1.2 智能小车国内外发展及研究现状
1.2.1 智能小车国外发展及研究现状
1.2.2 智能小车国内发展及研究现状
1.3 论文主要工作及章节安排
2 智能小车系统的总体设计
2.1 系统的总体设计方案
2.1.1 智能小车系统的总体设计思路
2.1.2 智能小车系统的总体设计框图
2.1.3 设计的可行性分析
2.2 智能小车系统开发环境
2.2.1 硬件开发环境
2.2.2 软件开发环境
2.3 WIFI技术
2.3.1 WIFI的基本工作原理
2.3.2 WIFI技术的特点
2.4 本章小结
3 智能小车系统的硬件设计
3.1 系统硬件设计
3.2 系统硬件模块选型
3.2.1 微处理器模块选型
3.2.2 电机驱动模块选型
3.2.3 视频采集模块选型
3.3 无线路由器的设计
3.4 STM32 的最小系统
3.4.1 电源电路
3.4.2 晶振电路
3.4.3 SWD接口电路
3.4.4 串口通信电路
3.5 本章小结
4 智能小车避障系统的设计与实现
4.1 避障流程设计
4.2 基于固定区域分割原理的避障算法
4.3 机器视觉的图像采集及处理
4.3.1 图像的获取和数字化
4.3.2 图像预处理技术
4.4 障碍自动检测
4.4.1 障碍物特征参数获取
4.4.2 多个障碍物的处理
4.4.3 障碍物区域确定
4.5 本章小结
5 智能小车系统的软件设计
5.1 上位机应用程序设计
5.1.1 APP程序设计概述
5.1.2 APP基本文件解析
5.1.3 APP的 UI设计
5.1.4 APP的主要程序描述
5.2 Android手机应用程序设计
5.3 操作系统的移植
5.3.1 μC/OS-Ⅲ移植的条件
5.3.2 μC/OS-Ⅲ移植的主要工作
5.3.3 μC/OS-Ⅲ的文件移植
5.4 硬件驱动程序设计
5.4.1 无线数据传输程序设计
5.4.2 电机驱动模块程序设计
5.4.3 视频采集程序设计
5.5 本章小结
6 系统测试
6.1 系统硬件检测
6.1.1 电机驱动的测试
6.1.2 无线路由器的测试
6.2 系统软件测试
6.2.1 PC上位机的测试
6.2.2 Android手机端的测试
6.3 自动避障功能测试
6.3.1 避障进程以及躲避障碍物后运行轨迹的复原
6.3.2 避障实验测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
附录 Ⅲ
附录 Ⅳ
附录 Ⅴ
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球机器人产业现状趋势研究及中国机器人产业发展预测[J]. 桂仲成,吴建东. 东方电气评论. 2014(04)
[2]ARM的嵌入式远程视频监控系统的设计[J]. 伊国栋. 电子技术与软件工程. 2014(15)
[3]基于Android、WIFI和物联网的智能车设计[J]. 陈宏田,田恩刚,彭大成,任仁凯. 电子世界. 2014(12)
[4]多传感器信息融合伺服的移动机器人快速跟随[J]. 周霞,何建忠,王宝磊. 计算机工程与设计. 2013(06)
[5]基于WIFI物联网的家电智能控制系统信息控制端的研究[J]. 宋威,黄进,尹航,庞志远,梁鹏程. 信息通信. 2013(01)
[6]基于多超声波信息融合的小车避障算法实现[J]. 刘崇翔,高美凤. 微计算机信息. 2012(08)
[7]基于超声波传感器的移动机器人避障系统研究[J]. 任亚楠,贾瑞清,何金田,刘晓萍,李帅. 中国测试. 2012(03)
[8]基于光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J]. 吕霞付,罗萍. 压电与声光. 2011(06)
[9]嵌入式智能小车测控系统的设计与实现[J]. 董宗祥,石红瑞,杨杰. 计算机测量与控制. 2010(02)
[10]基于单片机的智能小车的设计与制作[J]. 董涛,刘进英,蒋苏. 计算机测量与控制. 2009(02)
硕士论文
[1]智能家居中无线音视频监控系统的研究与实现[D]. 田运暖.北京工业大学 2015
[2]智能小车避障与路径优化研究[D]. 汪波.重庆理工大学 2015
[3]基于STM32的无线视频监控智能小车设计[D]. 李婕.兰州理工大学 2014
[4]基于ARM的移动机器人设计及避障研究[D]. 钱信.南昌大学 2012
[5]基于机器视觉的避障智能小车系统研究[D]. 易礼智.中南大学 2012
[6]基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D]. 任明伟.河北大学 2011
[7]智能小车的避障及路径规划[D]. 姚佳.东南大学 2005
本文编号：2979411
【文章来源】：武汉轻工大学湖北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 智能小车研究背景和意义
1.2 智能小车国内外发展及研究现状
1.2.1 智能小车国外发展及研究现状
1.2.2 智能小车国内发展及研究现状
1.3 论文主要工作及章节安排
2 智能小车系统的总体设计
2.1 系统的总体设计方案
2.1.1 智能小车系统的总体设计思路
2.1.2 智能小车系统的总体设计框图
2.1.3 设计的可行性分析
2.2 智能小车系统开发环境
2.2.1 硬件开发环境
2.2.2 软件开发环境
2.3 WIFI技术
2.3.1 WIFI的基本工作原理
2.3.2 WIFI技术的特点
2.4 本章小结
3 智能小车系统的硬件设计
3.1 系统硬件设计
3.2 系统硬件模块选型
3.2.1 微处理器模块选型
3.2.2 电机驱动模块选型
3.2.3 视频采集模块选型
3.3 无线路由器的设计
3.4 STM32 的最小系统
3.4.1 电源电路
3.4.2 晶振电路
3.4.3 SWD接口电路
3.4.4 串口通信电路
3.5 本章小结
4 智能小车避障系统的设计与实现
4.1 避障流程设计
4.2 基于固定区域分割原理的避障算法
4.3 机器视觉的图像采集及处理
4.3.1 图像的获取和数字化
4.3.2 图像预处理技术
4.4 障碍自动检测
4.4.1 障碍物特征参数获取
4.4.2 多个障碍物的处理
4.4.3 障碍物区域确定
4.5 本章小结
5 智能小车系统的软件设计
5.1 上位机应用程序设计
5.1.1 APP程序设计概述
5.1.2 APP基本文件解析
5.1.3 APP的 UI设计
5.1.4 APP的主要程序描述
5.2 Android手机应用程序设计
5.3 操作系统的移植
5.3.1 μC/OS-Ⅲ移植的条件
5.3.2 μC/OS-Ⅲ移植的主要工作
5.3.3 μC/OS-Ⅲ的文件移植
5.4 硬件驱动程序设计
5.4.1 无线数据传输程序设计
5.4.2 电机驱动模块程序设计
5.4.3 视频采集程序设计
5.5 本章小结
6 系统测试
6.1 系统硬件检测
6.1.1 电机驱动的测试
6.1.2 无线路由器的测试
6.2 系统软件测试
6.2.1 PC上位机的测试
6.2.2 Android手机端的测试
6.3 自动避障功能测试
6.3.1 避障进程以及躲避障碍物后运行轨迹的复原
6.3.2 避障实验测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
附录 Ⅲ
附录 Ⅳ
附录 Ⅴ
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球机器人产业现状趋势研究及中国机器人产业发展预测[J]. 桂仲成,吴建东. 东方电气评论. 2014(04)
[2]ARM的嵌入式远程视频监控系统的设计[J]. 伊国栋. 电子技术与软件工程. 2014(15)
[3]基于Android、WIFI和物联网的智能车设计[J]. 陈宏田,田恩刚,彭大成,任仁凯. 电子世界. 2014(12)
[4]多传感器信息融合伺服的移动机器人快速跟随[J]. 周霞,何建忠,王宝磊. 计算机工程与设计. 2013(06)
[5]基于WIFI物联网的家电智能控制系统信息控制端的研究[J]. 宋威,黄进,尹航,庞志远,梁鹏程. 信息通信. 2013(01)
[6]基于多超声波信息融合的小车避障算法实现[J]. 刘崇翔,高美凤. 微计算机信息. 2012(08)
[7]基于超声波传感器的移动机器人避障系统研究[J]. 任亚楠,贾瑞清,何金田,刘晓萍,李帅. 中国测试. 2012(03)
[8]基于光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J]. 吕霞付,罗萍. 压电与声光. 2011(06)
[9]嵌入式智能小车测控系统的设计与实现[J]. 董宗祥,石红瑞,杨杰. 计算机测量与控制. 2010(02)
[10]基于单片机的智能小车的设计与制作[J]. 董涛,刘进英,蒋苏. 计算机测量与控制. 2009(02)
硕士论文
[1]智能家居中无线音视频监控系统的研究与实现[D]. 田运暖.北京工业大学 2015
[2]智能小车避障与路径优化研究[D]. 汪波.重庆理工大学 2015
[3]基于STM32的无线视频监控智能小车设计[D]. 李婕.兰州理工大学 2014
[4]基于ARM的移动机器人设计及避障研究[D]. 钱信.南昌大学 2012
[5]基于机器视觉的避障智能小车系统研究[D]. 易礼智.中南大学 2012
[6]基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D]. 任明伟.河北大学 2011
[7]智能小车的避障及路径规划[D]. 姚佳.东南大学 2005
本文编号：2979411
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