1. 研究目的与意义
随着控制理论的进步，以及信息技术的飞速发展，智能控制在我们的社会中扮演的角色越来越重要。嵌入式设备具有体积小、功耗低、功能强大等，较广泛的应用在一些领域，如汽车电子、航空航天、智能家居，如果这些技术一起工作，那么就可以扩散到其他领域。为了研究嵌入式智能控制技术，把智能小车作为研究平台，51单片机作为主控单元，用CCD传感器作为智能小车图像采集以及图像处理与识别的工具。获取传感器采集到的路面信息及车速,经过图像分析处理，提取赛道信息,进而识别路径,用于控制智能车的舵机转向,同时对直流电机进行调速,从而实现智能小车快速平稳地循迹行驶，通过智能控制，智能小车可以自主移动，同时跟踪路径。智能控制技术与嵌入式技术相结合的应用将有更广阔的前景，它将促进社会的进步以及带来巨大的经济效益。
2. 课题关键问题和重难点
问题难点：
1、如何提取黑线中值
2、如何设计转动算法
3. 国内外研究现状（文献综述）
自循迹小车是一套通过传感器感知外部信息,经控制单元分析处理数据并向执行机构发出动作指令, 以实现沿既定轨迹行进的智能系统。
在硬件方面,以MC9S12XS128为主控制器,使用PWM模块控制舵机转角和电机转速,用脉冲累加器采集车速信号。速度测量模块采用ZSP3004型光电编码器，5V直流供电，智能车供电全部硬件电路的电源是由7.2V、2A/h的可充电镍镉蓄电池分压提供。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此需要电源进行稳压，转换成所需要的 5V、6V。赛道信息采集模块采用型号为OV7620的CMOS摄像头，该摄像头集成度高，使用方便，应用广泛。直流电机驱动模块以半桥驱动芯片BTS7960B为主体，配合隔离芯片74HC08组成电机驱动模块，所以，可在提供智能车动力的同时防止电流灌入单片机[1]。
在软件方面,首先，要进行赛道的提取和识别，图像处理的滤波算法较多，主要分为时域滤波和频域滤波。时域滤波常用的方法有平均值滤波、中值滤波、限值滤波等，频域滤波有傅里叶变换、小波变换等。考虑到频域滤波的运算量大，需要占用大量内存，本文采用时域滤波法。去噪滤波采用中值滤波与滑动平均值滤波相结合的算法。中值滤波的优点是能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位等变化较缓慢的被测参数具有良好的滤波效果;滑动平均滤波的优点是对周期性干扰具有良好的抑制作用，平滑度高,适用于高频振荡的系统。在实际处理中，每次取一行中3个相邻列的灰度值，先判断这3个值是否有相同的灰度值，若灰度值相同则采用滑动平均值滤波，取平均值，并将第二个值修改为该平均值;若灰度值不同则采用中值滤波，并对这3个值进行排序，将第二个值修改为3个数值的中间值。该算法对一个像素点的过滤仅用到了相邻两个像素点的灰度值，计算量不大，占用内存不多，适合单片机的计算，且该算法相对来说较简单，时间复杂度不高，满足了小车对快速控制系统的要求[2]。软件设计还包括包括赛道的采集，除噪及引导线的识别，识别路径信息及赛道策略。然后，要对车速进行控制，使用PID控制，当目标速度和设定速度的差大于设定值时，采用模糊控制，使输出达到最大或反向最大，使现实速度尽快接近目标速度，当接近目标速度时，采用PI算法[1],在车体横向控制方面，由于已经获得了赛道中心线的位置，所以计算偏航距离的问题是选取中心线的位置，并以计算对应的偏航距离作为当前的偏航距离。最后，在舵机控制方面，采用PD控制，即控制参数根据不同的弯道曲率而变化，弯道曲率越大，相应比例控制参数会有所增加而微分控制参数保持，使舵机具有较快的响应速度和较好的平稳特性。
4. 研究方案
（1）总体方案设计
先通过CCD模块提取图像进行二值化处理，然后计算出黑线中线判断两侧黑线比，然后设计算法进行两电机差速控制转向，在编写单片机程序时，要注意小车各个功能模块之间的整合，而且可以通过修改程序实现小车速度的调整。
（2）硬件设计
5. 工作计划
第1周 收集资料
第2周 学习单片机相关知识C语言基础学习
第3周 整理资料，做初步计划并完成开题报告
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
