学士学位论文--基于单片机的智能寻迹小车设计说明书.doc

基于单片机的智能寻迹小车设计 本设计旨在实现基于单片机的智能寻迹小车系统，通过对机械系统、控制系统硬件和软件的设计和实现，实现智能小车的路径识别和跟踪。 机械系统设计： 在机械系统设计方面，本设计讨论了机械系统参数的调整方法，如主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾和前束等，以确保小车的稳定性和灵活性。同时，讨论了转向系统的标定方法，以使左右前轮转向一致。 控制系统硬件设计： 在控制系统硬件设计方面，本设计对整个系统的电源模块、路径识别模块、测速模块和驱动模块的硬件、安装方式和外围接口电路进行了设计。电源模块负责为整个系统提供稳定的电源，路径识别模块负责识别小车的路径，测速模块负责测量小车的速度，驱动模块负责控制小车的运动。 控制系统软件设计： 在控制系统软件设计方面，本设计对道路识别和跟踪算法以及车体PID控制算法的数学模型进行了研究。道路识别算法通过对摄像头采集的图像数据进行处理，提取出小车的路径信息。跟踪算法通过对小车的路径信息进行处理，控制小车的运动。PID控制算法则通过对小车的加速度、速度和位移进行处理，控制小车的运动。 主要研究内容和成果： 本设计的主要研究内容和成果包括： （1）滤波电路设计：为了克服外界环境光的干扰，本设计设计了滤波电路，并提出了相应的滤波算法。 （2）图像处理算法：本设计基于二值化算法、左侧边缘检测法和跟踪边缘检测法的原理，提出了改进型二值化算法，该算法在摄像头倾斜检测时，对视频图像数据的去噪处理非常有效，具有较强的鲁棒性。 （3）PID控制算法：本设计通过对竞赛用智能汽车的转向舵机转角和行进速度所采用的基于路径形状信息的参数自整定模糊PID控制算法的研究，提出了可应用于现代智能车转向和车速调节的PID控制算法数学模型。 （4）软硬件设计与制造：本设计完成了我校竞赛用智能车全部软硬件的设计与制造。 关键词：智能竞赛汽车；摄像头；图像处理；路径识别；路径跟踪；PID 控制；安徽理工大学毕业设计I 本设计的主要贡献在于：（1）提出了智能小车的机械系统设计方法；（2）设计了一种基于单片机的控制系统硬件和软件；（3）提出了道路识别和跟踪算法，以及PID控制算法的数学模型；（4）完成了软硬件的设计与制造。