《机械制造基础》课程实践报告-基于Matlab上位机的自动捕捉装置.docx

《机械制造基础》课程实践报告机械工程学院机械电子工程XX班指导老师：XXX2014年11月18日一．系统总体设计（一）设计目标及完成功能设计搭建一个小型机电系统。由伺服电机、微处理器、无线图传模块、蓝牙模块、图像采集器、个人电脑组成。在不同模式下实现如下功能：模式一，运动跟踪：在电脑端实时显示视频采集器的视频信息。对图签采集器视野范围内的物体运动进行捕捉。控制图像采集器对目标进行跟踪，使目标保持在采集器视野中心。模式二，动态监控：在电脑端实时显示视频采集器的视频信息。在视频浏览窗口，通过移动鼠标控制采集器采样角度。（二）系统结构设计1.信息流设计图1系统信息流2.各部分功能设计：计算机：信息综合处理。响应用户要求。接收无线图像信号。显示图像信息。根据用户不同要求和图像信息计算控制数据。发送控制信号。蓝牙模块：数据传输。接收计算机控制信号。将收到信号发送给单片机。单片机：信息处理与控制。接收控制信息。处理接收信息。电平输出，控制舵机运动。舵机：运动执行。执行控制命令，调整图像采集器空间状态。视频采集器：采集视频信号。采集器与舵机固定连接。将采集的信号传送至无线图传模块。无线图传模块：传送图像信息。接收采样信息。传送采样信息至电脑端。二．详细设计（一）人员任务分配XXX：模式二电脑端程序编写，项目报告汇总。XXX：微处理器串口程序编写，幻灯片制作。XXX：模式一电脑端程序编写、微处理器控制程序编写，幻灯片制作。XXX：元件安装、固定，小组讨论记录。（二）各子功能设计模式一一、概述通过采集一定时间差的两帧图像，然后将其做差运算，将所得数据处理之后便可知道视野中有无运动物体‘二、具体实现Step1：捕获图像主要函数：getsnapshot(vid)图像a 图像bStep2：将所得两组数据作差Step3：二值化所得图像，以便后续处理主要函数：im2bwStep1：作差所得图像 step2：二值化所得图像Step4：对数据处理后，求出移动区域范围及其质心主要函数：regionprops最终所得结果模式二任务：在制定窗口处于激活状态时，获得鼠标实时窗口坐标。按照要求处理获得坐标，生成发送数据。按要求发送生成数据至下一模块。任务目的：支持实时控制监视视角的功能，为后续控制伺服电机提供依据。环境：Matlab运行环境。实现原理：任务1.创建Matlab 下的窗口，获得句柄。设置窗口大小及其他参数。绑定鼠标移动事件，通过系统调用获得鼠标坐标信息。任务2.将获得的坐标按比例缩放。任务3.1.将处理后数据，延时发送。详细：任务二中，最大输出值20，按比例缩放。考虑参数的传递和系统性能，将坐标计算部分放置在定时处理中。优化用户体验，设置无效区，在该区域内的鼠标坐标无效，发送使电机停止的数据。延迟发送控制数据，降低系统负荷。不能在鼠标事件处理例程中进行延时操作。使用定时事件代替延时操作。设置窗口关闭事件例程，清理系统资源，增强健壮性。对更新速度快的鼠标坐标资源用定向传送代替global声明，降低切换开销。鼠标事件分为鼠标移动事件，鼠标点击事件鼠标移动事件：获得鼠标坐标。使用‘UserData’属性，定向传送坐标。鼠标点击事件：直接发送串口控制信号。考虑到使用频率低，串口句柄由global标识符导入。10．定时事件a)检查坐标信息。b)若信息有效，进行比例缩放。C)若信息无效，进行置位。d)通过串口发送控制信息。11.窗口关闭事件a)获取各资源句柄。b)清除各资源。C)退出程序。图2模式二电脑端流程图串口通信设计要实现在线控制单片机，就需要与单片机相互传输数据。这样就会用到通信。实现数据传递给单片机有串行通信，并行通信等，并行通信传输速度快，串行通信速度较慢，但是相对并行通信其传输成本较低。我选择使用串行通信实现数据传输，整体过程是：首先编写接收数据程序，将程序下载至单片机内部，使得单片机可以接收数据，且接收到数据后执行一个操作（比如点亮一个LED灯，代表数据传输成功）；然后通过串口助手，发送数据给单片机；观察灯亮/灭。关于串口通信参数设置：串口通信必须要设置串口工作方式，设置哪个定时器产生波特率，设置定时器时钟频率、工作方式、初值，设置波特率是否翻倍。要实现数据的传输，就要保证发送端和接收端波特率一致，晶振频率一致才不会出错。关于数据接收程序：采用中断程序来接收数据，这样做的好处在于单片机不用一直处于等待接收数据状态，直到串口有数据进入时，中断执行接收数据程序，将接收到的数据存储于变量中。微控制器电机控制设计a.矩形波的产生1由功能需要可知，单片机要产生两路占空比分别可调、周期为20ms的矩形波信号。通过分析，可将20ms分为三部分，如下图所示，用单片机定时器依次得到三个时间片，并在合适的时间片中将对应的I/O口（P1^0，P1^1）置相应的电平即