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基于labview的传感器阵列的控制和采集系统.doc

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基于 LABVIEW 传感器 阵列 控制 采集 系统
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宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)论文统一格式:编号: 本科毕业设计(论文)基于 labview的传感器阵列的控制和采集系统Control and acquisition system of sensor array based on labview学 院 信息学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 14 电信升本 学 号 143330276 姓 名 钱柯玮 指导教师 郑雁公 职称: 完成日期 电动车摄像定位系统测量软件设计诚 信 承 诺我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《基于 labview 的传感器阵列的控制和采集系统》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。承诺人(签名):钱柯玮 年 月 日宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)I以下是学校的写作格式,但学院对写作格式又作了规定,请见附件中“海洋学院 2012 届本科生毕业论文的统一要求”;学院未说明部分,可参照学校要求。(即写作格式按学院的要求,学校的可作为补充)电动车摄像定位系统测量软件设计II基于 labview 的传感器阵列的控制和采集系统【摘要】近年来,在社会上出现了多种检测系统用来研究大气中有毒气体的各类数据指标的变化,本设计是在 labview 开发环境下对 Agilent34970A(数据采集/开关单元)进行多通道的数据采集和数据保存控制,做到对旁热式半导体传感器阵列在各类气体中多种采样间隔下的电阻值的采集。运用 34901A 多通道多路复用器与传感器阵列板的焊接和 PC 机连接 USB 转串口 RS232 与 Agilent34970a 的串口匹配,并且将传感器陈列板放入静态测试腔内组成传感器陈列的控制和采集系统。【关键词】旁热式半导体传感器;Agilent34970A;数据采集;串口 RS232;34901A 多通道多路复用器宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)IIIControl and acquisition system of sensor array based on labview【ABSTRACT】In recent years, on the market there are various detection systems for atmospheric research of toxic gases in all data changes. This design, based on under labview development environment, is proposed for the multi channel data acquisition and data storage control for Agilent34970A (data acquisition / switch unit) to collect the resistance value of the heater type semiconductor sensor array in various types of air. The control and acquisition system is composed by the soldering of 34901A multi-channel multiplexer and sensor array board, the connection of RS232, which is USB on PC, and the serial port of Agilent34970a, and the sensor array which is composed by the sensor array board and the static testing room.【KEYWORDS】The heater type semiconductor sensorr;Agilent34970A;The connection of RS232;34901A multi-channel multiplexer。电动车摄像定位系统测量软件设计IV目 录电动车摄像定位系统测量软件设计 ......................................................................................IIIElectric car camera positioning system measuring software design........................................IV1. 绪论 .......................................................................................................................................11.1. 选题的背景及意义 ...................................................................................................11.1.1. 选题背景 ......................................................................................................11.1.2. 选题意义 ......................................................................................................11.2. 本论文所做的主要工作以及所要达到的目标 .......................................................22. 软件开发环境及总体方案 ...................................................................................................32.1. 总体设计方案 ...........................................................................................................32.1.1. OV7670+STM32 方案 ................................................................................32.1.2. MATLAB+STM32 方案 .............................................................................32.2. 软件开发环境 ...........................................................................................................32.3. 系统软件总体框架 ...................................................................................................42.3.1. 系统软件总结构 ..........................................................................................42.3.2. 软件系统的总体流程 ..................................................................................43. 图像采集模块 .......................................................................................................................54. 图像处理模块 .......................................................................................................................64.1. GUI 窗口的制作 ........................................................................................................64.1.1. GUI 窗口的基本结构 ..................................................................................74.1.2. GUI 图中的回调函数 ..................................................................................74.2. 图像处理 ...................................................................................................................8宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)V4.2.1. 图像读取及显示 ..........................................................................................94.2.2. 图像灰度色 ..................................................................................................94.2.3. 图像二值化 ................................................................................................104.2.4. 图像取反 ....................................................................................................114.2.5. 最小二乘法 ................................................................................................114.2.6. 坐标计算 ....................................................................................................125. 坐标传输模块 .....................................................................................................................135.1. MATLAB 的串口设置 ............................................................................................135.2. 单片机的串口设置 .................................................................................................146. 坐标显示模块 .....................................................................................................................146.1. 初始化过程 .............................................................................................................156.1.1. GPIO 口及时钟初始化 .............................................................................156.1.2. OLED 屏初始化 ........................................................................................156.2. 显示坐标过程 .........................................................................................................167. 总结 .....................................................................................................................................17参考文献 ..................................................................................................................................19致谢 ..........................................................................................................................................21附录 ..........................................................................................................................................22电动车摄像定位系统测量软件设计01. 绪论1.1. 选题的背景及意义1.1.1. 选题背景随着时代的更新,空气污染问题变得越来越为的严峻。例如排放在大气中的一氧化碳,PM2.5,汽车尾气,固体悬浮颗粒等工业废气使得全球气候的变暖,侵害着人类的健康和生存。我国大城市的大气污染已经不能忽视,汽车尾气排放是主要污染源之一,我国目前已有 16 个城市被列入全球大气污染最严重的城市之中。在中国珠三角地带,传感器中小型企业生产了市面上大部分旁热式半导体传感器,也是目前全世界应用极其广泛的传感器,此类传感器敏捷度高响应快,因此对我们国家来说,检测出有害气体在大气中的一些特征和趋势尤为的重要。一些特殊的气体检测仪能够在极高的采样频率和极低的采样间隔迅速的对暴露在有害气体下的旁热式传感器传感器电阻微妙变化做出实时感应。现中国有各类高新能的气体检测系统,然而绝大部分都是来自于国外高科技公司,1.1.2. 选题意义虽说现在的社会上,已经出现了不少以清洁能源为动力的电动车,而且大部分的定位系统是使用全球定位系统(GPS ),很少有摄像定位系统的电动车。本课题“电动车摄像定位系统测量软件设计”主要是将小车所在位置的图片拍摄下来,将图片载入到我们的主要软件 MATLAB 中,在 MATLAB 中对我们拍摄到的图片进行图像处理算法,将电动车的所在位置定位下来。本课题是基于 STM32 微处理器的单片机为主要器件,通过外围电路和其他所需要的模块,对电动车的坐标进行定位及显示。现在市场上进行图像采集以及图像处理的硬件平台主要是基于 PC、DSP、FPGA,其中大多用 PC 机仿真,而实际的图像跟踪也多用 DSP、FPGA 或两者结合来实现。并且大多数嵌入式图像采集系统都是基于 DSP、ARM 技术,一些系统比较复杂、成本高、实时图像处理比较困难。基于 STM32 微处理器的单片机技术相对于 DSP、FPGA 等技术来说,在速度上可能有所欠缺,但是单片机在如今的社会上应用越来越多,价格不断下降,性能更强、功耗更低。单片机技术运用在图像采集上是一个大胆的尝试。电动车采用摄像定位系统,能够节约成本,提高我们大学生的自主性,培养我们的动手能力。正是在这样的意义上,本课题的理论和实际意义才能得以彰显。宁波大学信息学院本科毕业设计(论文)11.2. 本论文所做的主要工作以及所要达到的目标根据图像处理算法的研究现状以及 STM32 系列单片机和 OLED 显示屏对小车坐标的显示的实现,设计了一种对电动车摄像定位系统测量软件装置。采用图像灰度色和图像二值化等图像算法对所拍到的图像进行处理,从而达到对电动车进行定位的功能。本课题要实现的功能:第一通过对 MATLAB 软件的编程对我们所需要的图片进行图像算法处理;第二可以运用 MATLAB 的图像算法处理,对图片进行处理,可以得到我们所需要的几个图像处理后的图形以及坐标;第三将我们在 MATLAB 中所得到的坐标通过USB 转串口的方法将坐标传输给 STM32 的微处理器芯片;第四在 STM32 单片机上通过一系列的软件编程对我们在 MATLAB 的软件中得到的坐标显示在 OLED 的显示屏上。2. 软件开发环境及总体方案2.1. 总体设计方案根据本课题《电动车摄像定位系统测量软件设计》的要求,我制定出了两种方案对该进行设计。2.1.1. OV7670+STM32 方案我们设想着使用 OV7670 摄像头采集房间上方的发光管图片,并且将采集到的图片存储到某个寄存器中。通过串口技术将我们存储在寄存器中的图片数据提取到 STM32 系列
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