设计报告-计算机控制小车走迷宫

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1、M14科创3设计报告项目名称计算机控制小车走迷宫一、小组成员信息、分工情况左下：M14组长：李昊宁(5070309853)主要完成的任务：1.整理本次科技创新的整体思路，给每位组员合理地分配任务。2.参与各个部分的工作，和组员互相配合，积极沟通，及时发现问题，解决问题。3.参与硬件部分制作，小车调试，以及制作报告。左上：M14组员：黄剑(5070309828)主要完成的任务：1.整理本次科技创新的整体思路，给每位组员合理地分配任务。2.参与各个部分的工作，和组员互相配合，积极沟通，及时发现问题，解决问题。3.参与硬件部分制作，小车调试，以及制作报告。右一：M14组员：黄梓航(50703

2、09830)主要完成的任务：1.负责迷宫事物的制作，根据软件设计的要求做相应的改进。2.主要负责硬件制作与改进，小车的后期调试及运行。3.协助负责串口调试辅助设计单片机程序。右二：M14组员：张一凡(5070309052)主要完成的任务：1.主要负责迷宫路径设计以及算法的编写。2.协助负责图像处理，小车调试及报告编写。3.共同负责小车单片机程序的编写和调试。4.负责网页设计。二、整体结构由摄像头（USB接口）实时捕捉迷宫内小车的位置情况，通过USB线缆传送至电脑里编写的上位机软件，软件通过图像识别找出当前小车的位置信息及迷宫的信息，经过计算，作出控制决策，生成控制信号，并经通讯模块发送

3、至小车。小车上的控制电路对控制信号作出相应反应，驱动电机。一、硬件部分（小车照片）  本次科创3的实验项目中，最关键的部分是小车，而小车上最核心的部分是芯片，其中一块是CMOS8位微控制器，其主要功能是：·兼容MCS-51指令系统·8k可反复擦写(>1000次）ISPFLASHROM·1000次擦写周期·32个双向I/O口·4.5-5.5V工作电压·3个16位可编程定时/计数器·时钟频率0-33MHz·全双工UART串行中断口·128x8bit内部RAM·低功耗空闲和省电模式·中断唤醒省电模式·3级加密位·看门狗（WDT）电路·软件设置空闲和省电功能·灵活的ISP字节和分页编程·双数据

4、寄存器指针AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片

5、内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其PDIP图如下：该芯片部分工作参数如下：CMOS8位微控制器在小车控制中具有决定性的作用，信号的接收、处理，指令的实现、发送等关键步骤都是由它实现的。 而另一块芯片L298N则主要是控制电机的： 管脚图如下： 每个管脚正常工作时的电参数如下： 除开两个芯片外，本次项目中小车所涉及的一些硬件设备还包括： USB转RS232线其

6、USB端接电脑，TxD接无线发送模块的数据端，Vcc与发送模块Vcc相连，GND与发送模块GND连接。     电压源（提供5V和8V电压）为小车的运行提供能源，需要接通电路时点击OUTPU   下载线：下载线在烧制程序时用到，用以将程序代码传输到芯片中。        自制迷宫（4×4）为小车的行进提供路线，存在唯一路线  摄像头：   用于采集迷宫原始图像一、软件部分工具：VC2005、OpenCV主要流程：1．摄像头获取原始图像2．透视变换得到迷宫俯视图3．分析迷宫结构4．指定入口出口，计算最短路径5．摄像头实时捕捉小车位置，与计算路径相比较，并通过串口自动向小车发送调整指令6．

7、小车最终到达出口图像处理原始图像利用OpenCV的cvQueryFrame函数从摄像头获取原始图像，虽然效率不高，但考虑到小车控制中各个环节的精度与效率，此处并不是瓶颈，故可以接受。 透视变换迷宫路线计算和小车位置判断都基于透视变换后的俯视图，OpenCV提供了透视变换的函数WarpPerspective，该函数按照指定变换矩阵进行变换，而变换矩阵由GetPerspectiveTransform从变换前后两个图像中的4个对应点计算出来。迷宫结构