基于K60的四轮竞速摄像头小车系统设计.doc

摘要:基于K60单片机设计了一款竞速小车。通过OV7725摄像头来检测赛道以及路面的赛道环境，利用硬件电路来实现图像的硬件二值化，对图像进行背景差分建模，并利用特殊的扫描方式扫描出赛道边界，并对赛道曲率的计算来确定对应的赛道类型。通过两路mini编码器来检测智能小车车的车轮的实时的速度，并且使用PID串级控制算法调节驱动电机的转速，通过机械差速以及转向舵机来实现车模的快速转向。为了提高模型车的速度的动态响应和降低速度的静态误差，使用Matlab的PID软件仿真、IAR在线调试功能、摄像头图像上位机、虚拟示波器、基于Matlab的图像处理、origin75函数拟合等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。

关键词：MK60DN512ZVLL10；OV7725；串级PID；MATLAB;上位机

目录

摘要

Abstract

1绪论-5

1.1系统研究背景以及研究的目的与意义-5

1.2本课题的国内研究现状-5

2 总体系统设计-6

2.1系统总体概述-6

2.2车的整体布局-6

3机械结构的设计与优化-8

3.1整车的底盘调整-8

3.2前轮的定位与结构优化-8

3.2.1前束调节-8

3.2.2前轮的主销后倾的调整-9

3.2.3前轮主销内倾的调整-10

图3.3 内倾效果图-10

图3.4 前轮定位图-10

3.3舵机的安装-11

图3.6 定位效果图-11

3.4摄像头安装-13

3.5差速结构调整-13

3.6编码器的安装-13

3.7悬架改善-13

3.8四轮着地力的测试与调整-14

4 硬件电路设计与搭建-15

4.1摄像头的选择与定标-15

图4.1 摄像头定位效果图-15

4.2主板电路设计-15

图4.2 PCB图-16

4.2.1 k60最小系统电路-16

图4.2k60最小系统图-16

4.2.2电源管理电路-17

图4.2稳压图-17

4.2.4相关辅助电路-17

图4.3辅助电路图-17

4.3电机驱动电路设计-18

图4.4驱动电路图-18

5 系统软件设计-19

5.1程序流程图-19

图5.1系统流程图-19

5.2图像处理-19

图5.2失真较正图-20

图4.7抽行标定图-20

图5.3 T型失真图-21

图5.4 失真矫正表-21

5.3中线提取算法-22

图5.5 补线图-22

5.4控制算法介绍-23

图5.6 PID图-23

5.4.1位置式PID-24

5.4.2增量PID-24

5.4.3参数整定-25

5.5嵌入棒棒式PID 控制-25

5.6路径优化-26

6 系统调试-27

6.1开发工具-27

6.2上位机-27

7 毕设总结-28

参 考 文 献-29

附录 程序部分源码-30