论文总字数：23740字

摘 要

目前,智能安全的汽车渐渐的被人们所喜爱,在智能汽车新时代,无人驾驶技术，得到了飞越的发展，成为了智能车时代的新标志。智能车行驶性能好,并且在行驶中十分安全。本文主要讨论了智能车系统的设计方案，并且对智能车自主行驶的决策以及控制，算法也进行了相应的研究。 本论文主要从总体方案设计、硬件方案和软件设计来阐述。硬件方面使用STM32单片机，并有辅助模块，包括了图像采集模块，电机驱动模块和调试模块。软件设计方面重点介绍了寻迹小车PID算法控制和如何解决轨道检测和线路跟随问题。单片机将CMOS摄像头对路面黑色轨迹进行检测的信号，通过PID算法分析和控制，调整PWM占空比来控制小车左右两轮的速度以实现转向，让小车按照黑线行驶，最终可以让小车自动循迹。

关键词: STM32;PID算法控制;PWM占空比;智能汽车;CMOS摄像头

Study on Vehicle Tracking Path Recognition Algorithm Based on Image Recognition

Abstract

At present, the smart car is gradually being loved by people, in the new era of smart cars, unmanned technology, has been flying over the development, has become a new symbol of the era of smart cars. Smart car driving performance is good, and very safe in driving. This paper mainly discusses the design scheme of the intelligent vehicle system, and the decision and control of the intelligent vehicle autonomous driving. This paper mainly from the overall program design, hardware design and software design to elaborate. The hardware uses STM32 microcontroller, and has the auxiliary module, including image acquisition module, motor drive module and debugging module. In the aspect of software design, this paper introduces the control of PID algorithm and how to solve the problem of track detection and track following. SCM will CMOS camera on the black pavement track detection signal, through the analysis and control of the PID algorithm, PWM adjustment for empty ratio car left and right wheel speed control to achieve steering, let the car driving along the black line, and ultimately allow automatic tracking car.

Keywords: STM32; PID Algorithm Control; PWM Duty Cycle; Smart Car; CMOS Camera

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究意义 1

第二章 系统总体介绍 2

2.1 总体介绍 2

2.2 直流电机的简单介绍 3

2.3 CMOS图像传感器特点 3

2.4 OV7670的性能特点与工作方式 3

2.4.1 OV7670的性能和参数 3

2.4.2 OV7670的功能 4

2.5 OV7670的数字图像输出 4

2.5.1 OV7670的行输出时序 4

2.5.2 OV7670的帧时序 4

第三章 方案论证 5

3.1 控制模块方案论证 5

3.2 小车车体的方案论证 5

3.3 电机选择与驱动模块的论证 5

第四章 硬件设计 6

4.1 系统硬件设计总体结构 6

4.2 STM32最小系统设计 6

4.2.1 方案总结 6

4.2.2 方案框图 6

4.3 电路设计及原理 7

4.3.1 直流电机驱动设计 7

4.3.2 电源分配电路设计 8

4.3.3 H桥电机驱动 8

第五章 软件设计 9

5.1 软件的开发语言和工具 9

5.2 控制算法 9

5.2.1 PID算法简单介绍 9

5.2.2 积分饱和及抑制 10

5.2.3 PID算法的其他改进形式 11

5.2.4 针对小车PID算法改进 13

5.3 图像采集 13

5.4 图像处理 14

5.5软件流程图 14

第六章 调试及运行结果分析 15

6.1 测试仪器清单 15

6.2 实验结果与分析 15

6.2.1小车直行测试 15

6.2.2小车左转测试 16

6.2.3小车右转测试 16

6.2.4结果分析 17

第七章 结束语 18

致 谢 19

参考文献（References） 20

附 录 21

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景

随着智能小车技术的不断提高和增强，智能化，安全化，环保性逐渐得到了人们的亲睐，在当今这个公路等级不断改善的情景下，尤其是高速公路的迅猛发展，人们对汽车的速度有了更高的要求。同时，人们消费水平逐渐提高，能购买汽车的人也越来越多,交通越来越堵,汽车发生碰撞的概率大大增加,但是在智能车出现以后，由于智能车自动驾驶能力可以大大降低由于驾驶员疏忽造成的交通事故，也使得交通更加畅通，很大程度保证了车辆在行驶过程中的安全，同时也保证了乘客的人身和财产安全，因此发展智能小车是很重要的。^[1]

目前，国际上很多的研究机构已经开始关注智能交通系统 (ITS)方面的研究工作了，并且也取得了很大的成果，研发出来一些智能车并对之进行相关的测试。这种智能化原型车研发，得益于快速发展的科技领域，我们从中得到许多新方法，新观点。从近来几年的发展来看，智能车的迅猛发展必将逐步满足人们的日常需求。

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