设计实现小车在计算机控制下走出迷宫的功能系统设计报告.doc

组员 班级 组员分工 黄舜平（组长） F0703033 迷宫算法，小车控制程序，图像处理 张立 F0703033 串口通讯程序，网页制作、系统整体调试 项阿男 F0703027 小车调试、资料汇总整理及，实验报告课程信息收集 周艺艺 F0703015 单片机调试、实验报告小车调试、实验报告 摘 要： 本项目设计实现小车在计算机控制下走出迷宫的功能。使用一辆小车、一台PC及摄像头。小车以ATMEL公司的AT89S52芯片为处理核心，利用摄像头将迷宫的信息拍摄成图片，传送给计算机，计算机通过OPEN CV图像处理，计算出小车走出迷宫的最短路径，通过串口模块将信息传递给小车，使之以最短的路径走出迷宫。 关键词： 单片机小车、迷宫（算法）、计算机、串口通信、OpenCV。 目 录 1. 整体介绍 1 2. 硬件部分 3 2.1 硬件元器件 4 2.2 调试过程 9 3. 软件部分 10 3.1 图像处理 10 3.1.1 原始图像 10 3.1.2 透视变换 11 3.1.3 迷宫结构分析 12 3.1.4 最短路径 13 3.1.5 小车定位 13 3.2 迷宫算法 14 3.3 小车实时调试 17 3.4.1有线方面 17 4. 系统测试 18 4.1 串口通信 18 4.2 小车控制 18 4.3 不足与改进 18 5. 项目总结与心得 19 6. 致谢 20 7. 附录 整体介绍 由摄像头（USB接口）实时捕捉迷宫内小车的位置情况，通过USB线缆传送至电脑里编写的上位机软件，软件通过图像识别找出当前小车的位置信息及迷宫的信息，经过计算，作出控制决策，生成控制信号，并经通讯模块发送至小车。 小车上的控制电路对控制信号作出相应反应，驱动电机。 使用硬件材料： 89S52单片机控制的小车、RS232有线收发模块、USB转RS232串口线、计算机、摄像头 项目组成 1、图像处理 摄像头监小车位置，通过图像处理的手段发布指令。其中的具体项目包括图像实时采集，图像处理——预处理，形状检测，小车跟踪，摄像机标定及最优线路生成。 2、串行通信 计算机与小车之间的通信为串行通信（有线），实现PC与单片机的通信。由摄像头（USB接口）实时捕捉迷宫内小车的位置情况，通过USB线缆传送至电脑里编写的上位机软件，软件通过图像识别找出当前小车的位置信息及迷宫的信息，经过计算，作出控制决策，生成控制信号，并经通讯模块发送至小车。 3、单片机部分 具体包括闭环控制算法，小车电机控制。 硬件部分 小车结构 小车分为三个部分，主板部份、车体部份和控制芯片部份。 主板部分负责接受8V直流电源，并向小车的电机提供8V电压，向电路板上的芯片提供工作电压。 车体部份主要为上层芯片和整体提供支撑，它的电机为小车提供动力前进。 控制芯片部份负责识别并处理收到的信号，并输出控制信号，控制小车电机的运转。 信号收发模块 信号收发模块分为收发两部分，即发送部分与串口连接，接受串行通讯标准的TTL高低电平，将其调制后发送出去。 接受部份将发出的信号转化成标准串行通讯信号发送给小车。接收模块的Vcc与89S52上层版的Vcc连接，GND接电路板的任一接地端。 信号输出端与89S52上层版的RxD连接，由于主板三极管通常是坏的，可将上层板RxD与底板分开。 USB转RS232线 此串口线将增加电脑一个COM口，根据电脑的不同，初始被赋予的COM口地址也不同，但一般为COM4，可以在设备管理器中对端口地址进行修改。 对于电脑与小车进行串行通信来说该线是透明的。其USB端接电脑，TxD接无线发送模块的数据端，Vcc与发送模块Vcc相连，GND与发送模块GND连接。 电脑及摄像头 电脑有两个以上USB口，摄像头使用普通USB摄像头。 硬件元器件 这次科创三实验，用到两块主要的芯片，一块是CMOS8位微控制器，其主要功能是： · 兼容MCS-51指令系统 · 8k可反复擦写(1000次）ISP FLASH ROM · 1000次擦写周期 · 32个双向I/O口 · 4.5-5.5V工作电压 · 3个16位可编程定时/计数器 · 时钟频率0-33MHz · 全双工UART串行中断口 · 128x8bit内部RAM · 低功耗空闲和省电模式 · 中断唤醒省电模式 · 3级加密位 · 看门狗（WDT）电路 · 软件设置空闲和省电功能 · 灵活的ISP字节和分页编程 · 双数据寄存器指针 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控