智能小車紅綠燈識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) |
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課程(專業(yè))
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電子信息工程 |
關(guān)鍵詞
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智能小車|顏色傳感器|STC89C52|L298N |
適用年級(jí)
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大學(xué) |
身份要求
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普通會(huì)員 |
金 幣
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60 。金幣如何獲得?) |
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2013-09-11 17:14:00 |
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fei62008 |
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智能小車紅綠燈識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì),畢業(yè)論文,共46頁(yè),16823字。
前 言
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,關(guān)于汽車的研究也越來越受到人們的關(guān)注,F(xiàn)在不管是大學(xué)的課程設(shè)計(jì)還是電子競(jìng)賽都會(huì)涉及有關(guān)智能小車方面的研究,可見其研究意義重大。智能小車在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已扮演了重要角色,如人們進(jìn)行航天探測(cè)的月球車,圖書館內(nèi)根據(jù)顏色進(jìn)行圖書分類的搬運(yùn)車及車間內(nèi)使用的機(jī)器人等。近年來,智能小車在野外、道路及現(xiàn)代物流系統(tǒng)中都有廣泛運(yùn)用,已成為人工智能領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)正是對(duì)智能小車有關(guān)方面的研究,在導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)下進(jìn)行紅綠燈識(shí)別的設(shè)計(jì)。
顏色識(shí)別是新興的測(cè)控技術(shù),普通的工業(yè)應(yīng)用如材料分揀,商標(biāo)識(shí)別等已廣泛應(yīng)用。但高精密的顏色識(shí)別技術(shù)仍掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó),日本手中。我國(guó)在機(jī)器人視覺系統(tǒng)方面已取得了舉世矚目的成就,但在攝取數(shù)碼影像,高分辨率的顏色識(shí)別方面仍缺乏自主研發(fā)的能力。
隨著顏色傳感器的廣泛應(yīng)用,顏色識(shí)別技術(shù)已成為儀器自動(dòng)化,智能化的重要組成部分,發(fā)展前景十分廣闊。
在國(guó)外顏色傳感器的發(fā)展:MAZET公司最新推出的顏色傳感器MTCSiCS,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)顏色的識(shí)別與檢測(cè),色彩傳感器具有高精度的3色測(cè)量(CIE),是測(cè)量光源系統(tǒng)的出色解決方案,其控制系統(tǒng)可以捕捉到目前的顏色狀況,然后根據(jù)圖像信號(hào)反饋的信息控制并達(dá)到相應(yīng)的Yxy值。相比別的傳感器,在溫度變化的情況下,MAZET的傳感器性能不變,甚至在溫度或者能量很高的情況下、MAZET的傳感器也不會(huì)有任何老化。德國(guó)ELTROTEC色標(biāo)傳感器可以檢測(cè)出顏色的差異,ELTROTEC色標(biāo)檢測(cè)器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗背景干擾能力強(qiáng)。即使顏色上的細(xì)微差異或高光澤目標(biāo)物也能夠被ELTROTEC檢測(cè)到,產(chǎn)品被廣泛的運(yùn)用于包裝機(jī)械和印刷機(jī)械,造紙機(jī)械等自控系統(tǒng)中。FT50C-1顏色傳感器:自2001年,通過測(cè)試開始投入應(yīng)用至今FT50C-1一直得到廣泛應(yīng)用。該傳感器使用直徑4mm的圓光斑。適合用于分選包裝或檢測(cè)不同類型的標(biāo)簽。FT50C-2顏色傳感器:使用2mm的正方形光斑。適合于檢測(cè)非常微小的物體。典型應(yīng)用是:檢測(cè)小部件或檢測(cè)細(xì)致的儀器。FT50C-3顏色傳感器:使用1mm*5mm的長(zhǎng)方形光斑。專為檢測(cè)長(zhǎng)方形物體而設(shè)計(jì)。典型應(yīng)用為:檢測(cè)導(dǎo)管內(nèi)半導(dǎo)體芯片的缺失和正確順序。
在國(guó)內(nèi)顏色傳感器的發(fā)展:四川火狐公司推出的MCS顏色傳感器是最小的三原色傳感器,由三個(gè)Si-PIN光電管以及在片濾波器集成在一起的,每個(gè)光電管都各自有三種顏色之一的濾波器。它具備小尺寸設(shè) 計(jì),高質(zhì)量濾波器和三種顏色同步記錄的特點(diǎn)。三個(gè)不同區(qū)域的顏色識(shí)別響應(yīng),類似于人眼。每個(gè)光電管對(duì)相應(yīng)光譜濾波器的顏色光最敏感,主要是紅色,綠色,藍(lán)色。對(duì)高動(dòng)態(tài)工業(yè)顏色應(yīng)用(允許信號(hào)頻率到 MHz范圍),新的緊湊型顏色傳感器是首選,適合低價(jià)格快速信號(hào)處理。這種光電管的環(huán)型排列,適合輔助光纖測(cè)量信號(hào)的耦合。這些傳感器提供TO5和 SOP8透明塑料或者玻璃封裝。深圳市易創(chuàng)特自動(dòng)化設(shè)備有限公司推出的新一代數(shù)字顏色傳感器TCS3414CS,不但可以偵測(cè)顏色,同時(shí)還可以偵測(cè)色溫。其應(yīng)用主要是帶有液晶屏的數(shù)碼產(chǎn)品如液晶電視,可視DVD,車載數(shù)碼產(chǎn)品,另外如筆記本電腦,手機(jī),PMP等移動(dòng)設(shè)備也都有應(yīng)用。 其產(chǎn)品的低檔系列,以其優(yōu)良偵測(cè)精度和優(yōu)勢(shì)的價(jià)格,尤其適合玩具類等產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用。上海精電電子設(shè)備有限公司研發(fā)生產(chǎn)的顏色識(shí)別傳感器、色標(biāo)傳感器系列產(chǎn)品,作為國(guó)內(nèi)最專業(yè)的光學(xué)測(cè)量及檢測(cè)設(shè)備研發(fā)及生產(chǎn)廠家特別在辨色識(shí)別,激光測(cè)距,光纖的技術(shù)上處于領(lǐng)先地位,運(yùn)用了當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)字化背景抑制技術(shù),大大提高了測(cè)量精度和抗干擾能力,因?yàn)橛羞@樣的特點(diǎn),使得該公司產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有相當(dāng)占有率,依靠合理的價(jià)格更適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的服務(wù)理念成為少數(shù)幾家能與國(guó)外頂級(jí)品牌抗衡的高科技企業(yè)。目前生產(chǎn)的超高功率RGB數(shù)字光纖傳感器在檢測(cè)時(shí)的方便性為一般傳感器望塵莫及, RGB 顏色傳感器利用數(shù)模轉(zhuǎn)換的高精度放大器,成為業(yè)界最佳的色彩辨識(shí),即使顏色上的細(xì)微差異或高光澤目標(biāo)物也能夠輕易的檢測(cè)。
顏色識(shí)別興起的時(shí)間較晚,但在實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)及自動(dòng)控制方面具有重要意義,單片機(jī)及微機(jī)的引入提高了顏色識(shí)別的速度及智能化程度。國(guó)內(nèi)與國(guó)外尚存在較大差距,識(shí)別的精度,靈敏度,顏色范圍,快速性成為顏色識(shí)別的主要問題。深入研究傳統(tǒng)顏色識(shí)別系統(tǒng)十分必要,同時(shí)對(duì)國(guó)外先進(jìn)的顏色識(shí)別儀器進(jìn)行了解,可以在某種程度上給我們以啟示。
顏色識(shí)別在現(xiàn)代生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛,無論是遙感技術(shù),工業(yè)過程控制,材料分揀識(shí)別,圖像處理,產(chǎn)品質(zhì)檢,機(jī)器人視覺系統(tǒng),還是某些模糊的探測(cè)系統(tǒng)都需要對(duì)顏色進(jìn)行探測(cè),而顏色傳感器的飛速發(fā)展,生產(chǎn)過程中長(zhǎng)期由人眼起主導(dǎo)作用的顏色識(shí)別工作將越來越多地被顏色傳感器所替代。為這上述應(yīng)用的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供了可能。
目 錄
中文摘要.............................................................I
英文摘要............................................................II
第1章 緒 論.........................................................1
1.1引言 1
1.1.1顏色識(shí)別和顏色傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2顏色識(shí)別的背景及意義 2
1.2 課題研究的主要內(nèi)容 3
第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)..................................................4
2.1 硬件設(shè)計(jì)總體方案 4
2.2 硬件模塊設(shè)計(jì)及元件簡(jiǎn)介 5
2.2.1 主控制器模塊 5
2.2.2 顏色識(shí)別模塊 8
2.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 12
2.3 智能紅綠燈識(shí)別電路設(shè)計(jì) 15
2.3.1 顏色識(shí)別電路的設(shè)計(jì) 15
2.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 15
2.3.3 紅綠燈電路設(shè)計(jì) 16
第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)...............................................18
3.1 程序總體設(shè)計(jì)思路 18
3.2 程序流程圖設(shè)計(jì) 18
3.3 程序設(shè)計(jì) 19
3.3.1 顏色識(shí)別程序設(shè)計(jì) 19
3.3.2 小車行駛程序設(shè)計(jì) 19
3.3.3 紅綠燈程序的設(shè)計(jì) 19
第4章 系統(tǒng)仿真.....................................................21
4.1 proteus仿真軟件介紹 21
4.2仿真結(jié)果 22
第5章 系統(tǒng)調(diào)試....................................................24
5.1硬件調(diào)試 24
5.1.1顏色傳感器調(diào)試 24
5.1.2單片機(jī)調(diào)試 24
5.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)試 25
5.2 總體調(diào)試 26
5.2.1 上電后白平衡調(diào)試 26
5.2.2 紅燈亮小車調(diào)試 27
5.2.3 綠燈亮小車調(diào)試 27
5.3遇到的問題及解決方法 28
第6章 總結(jié)與展望...................................................30
致 謝..............................................................31
參考文獻(xiàn)............................................................32
附 錄..............................................................33
附錄Ⅰ:元件清單 33
附錄Ⅱ:硬件設(shè)計(jì)原理圖 34
附錄Ⅲ:軟件程序 34
附錄IV:實(shí)物圖 41
摘 要
本文從顏色識(shí)別系統(tǒng)的背景、發(fā)展及它的前景出發(fā),設(shè)計(jì)了一款低成本、高效率、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、算法簡(jiǎn)單的顏色識(shí)別系統(tǒng)。從智能小車顏色識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路出發(fā)、對(duì)設(shè)計(jì)的器件選擇、硬件結(jié)構(gòu)、電路組成、算法設(shè)計(jì),程序的編寫及最后電路的焊接、調(diào)試過程、最終成果出發(fā),完成了對(duì)智能小車紅綠燈識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全部流程。
本課題的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)智能小車對(duì)紅綠燈的識(shí)別,小車遇到紅燈立即停止,綠燈則前進(jìn)?刂平M件由單片機(jī)STC89C52組成,顏色識(shí)別模塊由TCS230芯片及其外圍電路組成,電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由L298N組成。設(shè)計(jì)中通過單片機(jī)對(duì)TCS230的控制去檢測(cè)紅綠燈現(xiàn)態(tài),接著返回顏色信息給單片機(jī),單片機(jī)讀取并判斷后,進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車停止或前進(jìn)狀態(tài)的控制。硬件部分主要詳細(xì)的介紹了幾個(gè)組成模塊及其外圍電路,軟件部分詳述了整體設(shè)計(jì)思路及流程設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)中,以小車為被控對(duì)象,通過TCS230對(duì)目標(biāo)顏色的檢測(cè)及反饋,成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)小車走、停狀態(tài)的控制,并達(dá)到“即檢即控”的結(jié)果。
關(guān)鍵詞:智能小車,顏色傳感器,STC89C52,L298N
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