基于FPGA的手势识别智能小车ppt课件.ppt

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1、手势控制的智能小车队长：马聪队员：李源琦王麒炎Logo项目描述Contents1总体设计2硬件设计3软件设计4FPGA主控设计5Logo一、项目描述1.1项目要求本项目要求设计出可以利用手势控制的智能小车，该小车能够根据上外机（PC端）键盘的输出指令A（左转）,W（前进）,S（后退）,D（后退）以及P（停止）。同时可以通过PC端的内置摄像头进行手势识别并利用手势控制小车前进。同时利用无线路由器和摄像头对小车周围环境进行监控，同时将图像送回PC端。同时，利用超声模块进行简单的蔽障，使得可以自动行驶。1.2需求分析随着嵌入式技术的发展及智

2、能控制在人们生活中的渗透，运用智能机器人进行辅助生产和提高工作效率似乎是一个趋势。有时候我们需要监控环境变化，但人们不便直接进入；同时我们需要多方式来控制小车的运动，包括使用PC端键盘控制，手势控制等。同时，随着现代网络技术的发展，也为小车的远程控制提供了可能性。我们可以通过远程控制来进行相关操作使得小车进行运动。Logo一、项目描述1.3硬件和软件开发工具简介硬件平台考虑到FPGA具有实时性强、时序资源丰富的优点，我们在开发过程中使用的是Digilent公司的BASYS2开发板，该开发板是围绕着Xilinx公司的一块Spartan-

3、3EFPGA芯片搭建的，它提供了完整、随时可以使用的硬件平台，并且它适合于从基本逻辑器件到复杂控制器件的各种主机电路。Basys2板上集成了大量的I/O设备、16个扩展I/O口和FPGA所需的支持电路，让开发者能够方便搭建无数的设计电路。软件平台在小车端的软件开发工具主要是ISEDesignSuite13.4，ISE是使用XILINX的FPGA的必备的设计工具，它可以完成FPGA开发的全部流程，包括设计输入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等，功能非常强大。ISE除了功能完整、使用方便外，它的设计性能也非常好，它

4、集成的时序收敛流程整合了增强性物理综合优化，提供最的时钟布局、更好的封装和时序收敛映射，从而获得更高的设计性能。先进的综合和实现算法将动态功耗降低了10%。另外，我们还使用了一款由Digilent公司为BASYS2开发板开发的用于下载程序的软件Adept2。在PC端，我们利用OPENCV开源图像数据库进行手势识别与处理，同时利用C++编写串口程序，MFC编写窗体并封装。使得小车的控制程序更为美观，操作更为简便。Logo二、总体设计2.1功能描述小车为二驱或四驱，能够自由行走。利用WIFI模块进行PC端口与智能小车的通信，键盘控制小车

5、的工作模式、轨迹以及行进与停止。利用WIFI模块进行PC端口与智能小车的通信，利用手势来控制小车的左转与右转。小车有自动和手动两种工作模式，在自动工作模式下，小车能沿着一定的轨迹运动且能够自动避障或循迹。在手动工作模式下，小车能够根据智能手机的方向控制键进行行走。小车前方有一摄像头，可以将拍摄所得的数据返回给PC端。二、总体设计2.2系统框图根据功能设计，我将智能小车细化地分为了以下几个模块：系统电路模块、小车行走控制模块、无线模块、摄像监控、意外控制模块。以下为智能小车的简要系统框图。三、硬件设计3.1硬件设计电路本项目采用的硬件平

6、台是BASYS2开发板，将其作为主处理器使用。处理来自利用超声模块，无线模块的数据，同时控制L298N电机驱动芯片。硬件电路设计如下:三、硬件设计3.2硬件实际电路本小车采用以FPGA为主体控制芯片，而超声模块，无线接收模块，电机驱动模块，以及PC端的无线串口模块为负载模块的结构。采用三电源，两层结构。6V（四节五号电池）供小车；超声模块供电，5V充电电池供BASYS2板供电；5VUSB移动电源供无线路由供电。四、软件设计4.1自顶向下建模智能小车的控制电路为主处理器模式，其中主处理器负责与PC端的通信，接收超声避障模块的处理数据，处

7、理后控制小车的行走。主处理器Verilog自顶向下建模图如下所示：四、软件设计4.2系统ISE框图在所有的程序编写完毕后，可以在ISE中生成如下所示的寄存器级逻辑电路图，如下图所示分别为主处理器RTL级顶级电路图。：四、软件设计4.2系统ISE框图超声模块，WIFI模块，电机驱动模块的RTL级电路五、FPGA主控设计以及软件代码说明5.1小车行走模块1.综述刚开始设计的小车为四轮四驱的，后来由于电机的原因，四轮电机转弯半径特别大，后来就改用三轮二驱的了，在小车后面加了一个万向轮。本组的小车采用控制速度差从而实现小车的转弯，轮子的速度是

8、靠PWM波的占空比的不同来调节的。两轮速度相同且均正转实现小车前进，两轮速度相同且均反转实现小车后退，右轮速度大于左轮速度即可实现小车的左转，左轮速度大于右轮速度可实现小车的右转。五、FPGA主控设计以及软件代码说明2.