智能辨识圆形物体地小车.pdf

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1、智能辨识圆形物体的小车摘要本智能小车实现了可手动避障、远程影像数据采集、智能识别视野中圆形物体并触发警报等功能。智能小车采用了左右轮独立的方式驱动，并使用了L298N双H桥电机驱动芯片，以NImyRIO嵌入式系统开发平台为主控，使用LabVIEW语言对其进行编程。关键词：电动车远程影像采集L298NNImyRIO智能识别1、方案选择与论证1.1、运动方式选择方案一：采用三轮小车用两独立电机分别带动两车轮，再加一个万向轮，机械加工简单，成本低，但该小车不适合爬坡、倒退行驶。且稳定性劣于四轮小车。方案二：采用四轮双驱动芯片四驱小车四轮驱动车优点为比较灵活，但若采用双驱动芯片

2、，会造成编程复杂，且成本较高。方案三：采用四轮单驱动芯片四驱小车将同侧两电机并联，使同向电机驱动方式相同，将四驱简化为两轮驱动，不仅编程大大简化，且降低了成本。综上考虑，我们决定采用方案三。1.2、电机的论证与分析方案一：采用直流电机直流电机速度快，价格便宜，通过调节电流来改变速度，驱动电路简单，调速范围广，调速特性平滑。但其转距小，带有大负载时很容易堵转；而且由于其速度较快，不易控制，精确度较低。方案二：采用步进电机步进电机是一种能将电脉冲转化为角位移的机构，通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，其精确度高，但控制相对较繁琐。方

3、案三：采用减速电机减速电机也是通过控制电流来改变速度的，而且其内部有减速齿轮箱，转距大，非常适合爬坡，而且易控制，速度较步进电机快。并且减速电机价格适中，控制简单。综上考虑，我们决定采用方案三。1.3、供电电源选择方案一：双电源供电双电源供电时将不得不采用数据线或电源线供电，灵活性较差，但电压稳定可靠。方案二：单电源供电仅使用12V电池组对NImyRIO、电机驱动模块及电机供电，这样小车独立活动性强，但使用时间过长会导致电池组电压不足。综合考虑，我们决定采用方案二。1.4、电机驱动模块论证与分析方案一：采用大功率三极管，二极管，电阻电容等元件采用上述元件搭建两个H桥，通

4、过对各路信号放大来驱动电机，原理简单。但由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。方案二：采用L298N驱动芯片L298N芯片是较常用的电机驱动芯片。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性能；其输出电压最高可达50V，可用单片机的I/O口提供信号，而且一块L298芯片可一驱动两个减速电机，电路简单、易用、稳定，具有较高的性价比。综上考虑，我们决定采用方案二。2、硬件及软件设计2.1、系统总体设计基于上述各方案的论证与分析，我们确定了最终方案。整个系统采用12V电池组供电。系统的总体结构框图如图1所

5、示。编程LabVIEW语言NImyRIO开发平台控制连接控制连接L298N电机驱动模块影像采集端控制连接电机组驱动小车主体图1、系统总体框图2.2、车体部分设计我们将同侧车轮并联连接，使之可以用同一片电机驱动模版控制。使用橡胶轮胎来增加摩擦力，使之不易打滑失去控制。且橡胶轮胎更易转向。2.3、电机驱动模块设计2.3.1、电机驱动模块与NImyRIO的连接将电机驱动模块的NI1、NI2、NI3、NI4、ENA、ENE端口分别连接到NImyRIO的17、15、13、11、27、29端口。OUT1、OUT2连接左侧电机组；OUT3、OUT4连接右侧电机组；VDD、GND分

6、别连接电池组的正负极。2.3.2、电机驱动的编程设计基于LabVIEW的编程设计如图2、3所示。图2、LabVIEW程序前面板图3、LabVIEW程序框图该程序可以实现电动小车的前进及后退、原地打转已经大角度转向等基本运动。2.4、影像采集模块设计2.4.1、影像采集模块与NImyRIO的连接影像采集使用USB摄像头，与NImyRIO的USB数据采集端口相连接，可以使用NImyRIO内置硬件模块方便的进行影像数据处理。2.4.2、影像采集模块及智能识别的编程设计通过编程实现由摄像头采集的影像实时的显示到作为控制端的电脑屏幕上。图4、影像采集的LabVIEW程序前面板图5

7、、影像采集及图像识别程序图5程序可以实现实时采集图像并显示到控制端屏幕上，同时，也可以实现图像的实时识别处理，一旦在摄像头视野中发现圆形物体，便触发NImyRIO的3号LED灯，进行报警。若条件允许，可以在NImyRIO上外接蜂鸣器等报警设备。以上程序框图中出现的子程序的程序框图如图6。图6、子程序的程序框图该子程序可以实现实时处理摄像头采集的图像，识别图像中出现的圆形图像。2.5、与NImyRIO的无线连接开启NImyRIO自带的无线wifi发射功能，并使用电脑连接该wifi，参考NImyRIO使用说明用无线技术连接NImyRIO。3、