单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 第2版 教学课件 作者 王长涛 韩忠华 夏兴华 十二章.pptVIP

图12-26 手动遥控实物图 2． 无线视频接收部分 12.2.8. 上位机接口部分 本设计中使用的无线视频接收模块RX2188工作在2400~2480MHZISM频段内的FM音视频接收解调模块。实物图见图12-27。模块采用中兴集成电路Zi2188单芯片设计，该芯片集成了VCO、PLL、旷代FM视频解调、FM伴音解调，使模块体积小功耗低灵敏度高等特点；采用贴片或插件封装形式，方便用户的安装要求。本模块的应用只需简单连接电源，单/双音频线，视频线，接上天线就可接收音乐、图像信号。引脚图如图12-28所示。 图12-27 无线视频接收模块实物图 图12-28 无线视频接收模块引脚图 12.3.1.系统软件总体架构 智能车系统软件结构主要分为：系统各模块初始化、视频图像采集及处理、速度检测及反馈处理、主电机和舵机的PID控制策略、无线数据传输、上位机的人机交互等。图12-29给出了系统的软件总体架构。 12.3　智能车软件系统设计 图12-29 系统软件总体架构图 12.3.2. 视频图像采集及处理算法 1．视频图像信号采集流程 12.3.3. 图像信息处理 对于黑线的提取有以下四种算法： 1．最值法 2．阈值法 3．边沿检测法 4．灰度重心法 图12-31 图像处理程序流程图 12.3.4. 速度控制和舵机控制算法 图12-33 转向舵机P控制程序流程图 12.3.5 主驱动电机的PD控制 一般控制操作有以下几个步骤： 第一步：读取当前指定控制对象的SP值。 第二步：读取PV。 第三步：用SP减去PV得到偏差信号，偏差信号表明控制对象的输出与给定期望值相差多少。偏差信号的值很大，说明控制对象的输出与给定期望值SP相差很远，偏差可以为正，也可以为负。 第四步：如果偏差信号值不等于零，就应该建起转换为有效的CV输出值，目的在于使控制对象的输出更为接近SP。换言之，即从偏差信号中获得新的CV值，从而使PV值更接近SP值。 第五步：重复前四步，不断的反馈调节。 图12-34速度闭环控制系统 图12-36 直流电机速度PD控制 2．直流电机速度PD控制程序 3. 速度给定控制策略 12.3.6. 速度检测算法 在单片机应用系统中，经常要对一个连续的脉冲波频率进行测量。在实际应用中，位移、速度、流量等物理量的测量，一般也是先由传感器转换成脉冲电信号，然后采用测量频率的方法来实现。使用单片机测量频率或周期，通常是利用单片机的定时/计数器来完成的，测量的基本方法和原理由以下两种： 测频法：在限定的时间内（如1S）检测脉冲的个数。 测周期：测试限定的脉冲个数之间的时间。 图12-39 速度检测程序流程图 12.3.8.人机交互界面 在调试过程中发现，一个系统方案制定好后，其实主要的工作是不断对智能车的各项状态进行细化和调试。为了观察智能车前方图像信息和运行状态，采用NI公司的虚拟仪器Labview作为辅助开发调试工具。因此，在设计中开发了智能车实时状态的监测系统。 12.3.8.人机交互界面 使用Labview的VISA控件接收数据流程图如图12-41所示。 图12-41 VISA控件接收数据流程图 12.3.8.人机交互界面 Labview实现串口通信只需设置VISA控件相关属性。先将串口设置为固定的串口号，设置接收和发送缓冲区的大小为2倍的接收数据字节数，然后判断端口是否已经打开，如果没打开则打开串口。在接收数据方面，设置串口通信波特率9600B/S，奇偶校验无，数据位为8，停止位为1，以二进制方式接收数据，触发方式是当接收缓冲区有数据时即触发。VISA串口结构框图见图12-42。 12.3.8.人机交互界面 图4-42 VISA串口结构框图 12.3.8.人机交互界面 人机交互界面由三部分组成：端口设置界面，视频监控界面，仪表界面。总体界面见图12-43所示。 本章实例从智能车的总体结构及其功能模块着手，设计了视频图像采集及处理模块、电机和舵机的驱动电路、速度检测模块、电源管理模块、人机交互界面。同时完成了智能车的路径识别、PID的转向和速度控制算法，完成了智能车系统的功能实现。设计的亮点：自主设计视频图像采集模块电路。根据OV7670数字图像传感器的图像输出特点及时序，结合数字电路、单片机接口知识，自主设计了图像采集电路，并绘制及制作了PCB电路板。本设计中使用低价格的增强型51系列单片机实现图像的采集。从成本的角度来讲，低成本是本设计的一大亮点。本设计使用两片主控芯片，各自完成不同的任务，其中ATMEGA16单片机完成运动控制，STC12LE5A60S2单片机完成图像数据的采集及处理功能。两单片机通过串行通信完成数据的传递，共同协作。这样，即扩展