基于颜色识别的机器人小球跟踪.doc

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1、编号：毕业设计说明书题目：基于颜色识别的机器人小球跟踪院（系）：电子工程与自动化学院专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：题目类型：理论研究实验研究工程设计√工程技术研究软件开发摘要本系统设计以飞思卡尔公司的MC9S12XS128微控制器为核心，MC9S12XS128是飞思卡尔公司推出的S12XS系列单片机中的一款增强型16位单片机;该单机采用CPU12XV2内核，可运行在40MHz总线频率上，并且该单片机有128KBFLASH和8KBRAM，完全满足本次设计的软件资源要求。在颜色识别上，通过美国TAOS公司生产的一种可编程彩色光到频率的传感器TCS230来对小球颜色进行识别，

2、该传感器的处理速度较高，结合摄像头使用是不会抢占单片机对摄像头操作的时间。由于实际要求的需要，本系统只识别红色和绿色。颜色识别后再通过CCD摄像头检测小球的运动位置和运动方向，使用视频分离芯片和电压比较器对采集到的图像进行二值化处理，单片机一数组的形式存储，以便后续的处理。用光电编码器检测小车的速度结合使用PID控制算法调节电机的转速,完成对小车运动速度的闭环控制。为了使小车的运动方向与小球的运动方向始终保持一致，本系统用模糊算法提高小车的行驶速度和稳定性。关键词：MC9S12XS128；颜色识别；CCD摄像头；PID控制；小球跟踪；模糊控制AbstractThesystemw

3、asdesignedtoflythinkofCarle'sMC9S12XS128microcontrollerasthecore,MC9S12XS128isflythinkofCarlecompanyintroducedtheS12XSseriessingle-chipmicrocomputerinanenhanced16bitsinglechipmicrocomputer;thesinglemachineusingCPU12XV2kernel,canrunonthe40MHzbusfrequency,andthesinglechipwith128KBFLASHand8KBRA

4、M,fullymeetthedesignofthesoftwareresourcerequirements.Inthecolorrecognition,throughtheUnitedStatesTAOScompanyproductionofaprogrammablecolorlighttofrequencysensorTCS230toballcolorrecognition,thesensorofhighprocessingspeed,combinedwiththecameratouseisnotpreemptedsingle-chipcameraoperationtime.

5、Duetothepracticalrequirement,thesystemidentifiesonlytheredandgreen.ColorrecognitionandthenthroughtheCCDcameratodetectthemovementoftheballpositionanddirectionofmovement,theuseofvideoseparationchipandavoltagecomparatorforcollectedimageprocessingtwovalues,intheformofanarrayofmemorychip,sothatsu

6、bsequentprocessing.PhotoelectricencoderwasusedtodetectvehiclespeedusingacombinationofPIDcontrolalgorithmtoregulatethespeedofthemotor,tocompletethecarspeedclosed-loopcontrol.Inordertomakethecarandthemotiondirectionofthemovementoftheballdirectionremainsthesame,thesystemusingfuzzyalgorithmtoimp

7、rovethecar'sspeedandstability.Keywords:MC9S12XS128;colorrecognition;CCDcamera;PIDcontrol;balltracking;fuzzycontrol目录引言11课题的研究背景与发展前景11.1智能车研究背景11.1.1发展历史11.1.2智能车研究方向21.1.3小球跟踪的应用前景31.2概要32智能车设计思路及图像采集方案32.1智能车整体框架32.2图像采集方案42.3摄像头信号处理方案52.4车体控制63硬