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基于MC9S12XS128微控制器智能车的图像采集及处理.rar

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    编号:20181030002151239    类型:共享资源    大小:2.29MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 MC9S12XS128 控制器 智能 图像 采集 处理
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    科技学院毕业设计 第 I 页目录摘要 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IVAbstract ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙V第一章 绪论 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11.1 智能车竞赛背景 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11.2 智能车竞赛简介 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11.3 竞赛目的及意义 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21.4 本文结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2第二章 微控制器 MC9S12XS128 简介 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.1 什么是 MCU∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.2 MC9S12XS128 微控制器 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4第三章 总体设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙63.1 智能车硬件结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙63.2 智能车软件结构 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7第四章 图像采集的硬件设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94.1 图像采集模块 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94.1.1 摄像头简介 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94.1.2 摄像头技术特点 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94.2 无线模块 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙104.2.1 ZIGBEE 介绍 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙104.2.2 ZIGBEE 技术特点 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11第五章 图像处理的软件设计 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙125.1 图像采集 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙135.2 图像处理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙145.2.1 图像预处理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙145.2.2 图像处理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙165.2.3 图像滤波 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17科技学院毕业设计 第 II 页第六章 调试 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙196.1 虚拟仪器技术 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙196.2 虚拟仪器的结构原理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙196.3 实现与调试 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙206.3.1 灰度图像 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙206.3.2 二值化图像 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙216.3.3 黑线提取图像 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21第七章 设计总结 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙23参考文献 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24附录 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙25附录一 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙25附录二 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26附录三 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26附录四 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28附录五 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28附录六 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙31致谢 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33科技学院毕业设计 第 III 页基于 MC9S12XS128 微控制器智能车的图像采集及处理摘要2006 年,第一届“ 飞思卡尔 ”杯全国大学生智能车竞赛在清华大学举行,随着 2010年第五届竞赛的成功举办,该竞赛的影响力越来越大。竞赛要求在组委会提供的赛车模型 [1]上,使用飞思卡尔半导体公司的 8 位或 16 位微控制器,通过自行增加传感及驱动电路,和编写相应控制软件,制作一个能自主识别道路的赛车,按照规定路线行驶,以完成时间最短者为胜。在智能车制作过程中,控制软件是其中最重要和关键的,它是整个智能车控制的核心。本文重点介绍了以飞思卡尔 MC9S12XS128 微控制器为基础,采用 CMOS 数字摄像头作路径传感器的智能车控制软件的设计与调试。包括图像采集、图像预处理、黑线提取、路径判断、无线数据采集等,同时对调试过程中遇到的一些问题和其解决办法进行了分析说明。关键字:MC9S12XS128;CMOS 摄像头;路径识别;智能车科技学院毕业设计 第 IV 页Micro-controller based intelligent vehicles MC9S12XS128 image acquisition and processing AbstractIn 2006, the first “Freescale“ College Cup National Smart Car race was held in Tsinghua University, with the fifth race of the 2010 success, the contest's influence is growing.Required to provide race car model of the organizing committee[1], using FreescaleSemiconductor's 8-bit or 16-bit microcontrollers, through increased self-sensing anddrive circuit, and the preparation of the corresponding control software, can produce aself-Identify road racing, in accordance with the provisions of routes to complete theshortest time is the winner.In the smart car production process, control software is one of the most important andcritical, it is the core of the intelligent vehicle control. This paper focuses on theFreescale MC9S12XS128 microcontroller-based, digital camera with CMOS sensorfor intelligent vehicle path control software design and debugging. Including imageacquisition, image preprocessing, extraction of black lines, the path to determine, wireless data acquisition, while commissioning some of the problems encounteredand their solutions were analyzed and explained.Keywords: MC9S12XS128, CMOS camera, path identification, smart car科技学院毕业设计 第 1 页第一章 绪论1.1 智能车竞赛背景随着科学技术的不断发展进步,汽车的使用量越来越大,随之而来的交通拥堵,交通事故等等一系列的问题逐渐引起了人们的重视。因此,人们对汽车的智能化要求越来越高,汽车生产商也推出越来越智能的汽车来满足各种各样的市场需求。由此智能控制的应用,几乎渗透到所有领域。智能车技术依托于智能控制,前景广阔且发展迅速。目前,掌握着汽车工业关键技术的发达国家已经开发了许多智能车的实验平台和商品化的车辆辅助驾驶系统。有研究认为智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品, 在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。自 2006 年以来,每年举行的全国大学生智能汽车竞赛就是在此背景下举行的。1.2 智能车竞赛简介为加强大学生实践,创新能力和团队精神的培养,促进高等教育的改革,受教育部高等教育司委托,高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办全国大学生智能车竞赛。该项比赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校(包括港、澳地区的高校)参赛。竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛,各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。每届比赛根据参赛队伍和队员情况,分别设立光电组、摄像头组、创意组等多个赛题组别。每个学校可以根据竞赛规则选报不同组别的参赛队伍。第五届“ 飞思卡尔” 杯全国大学生智能车大赛将于 2010 年 8 月在杭州电子科技大学举行。第五届总决赛多达 300 多支队伍参赛。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体,是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景,涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。 在本次比赛中,参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模,其中摄像头组和光电组采用 B 车模,电磁组采用 A 车模。采用飞思卡尔 16 位微控制器 MC9S12XS128 作为核心控制单元,自主构思控制方案及系统计,包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等,最终实现一套能够自主识别路线,并且可以实时输出车体状态的智能车控制硬件系统。各参赛队完成智能车工程制作及调试后,于指定日期与地点参加比赛。参赛队伍之名次(成绩)由科技学院毕业设计 第 2 页赛车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术方案及制作工程质量评分为辅来决定。目前,此项赛事己经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径,同时也为社会选拔优秀的创新人才提供了重要平台。1.3 竞赛目的及意义全国大学生智能车竞赛是一项涵盖控制、模式识别、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科交叉的科技比赛,对学生的知识融合和时间动手能力的培养,具有良好的长期的推动作用,本项赛事对进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力、培养本科生从事科学、技术研究的能力同样具有重要的意义,对于高校相关学科学术领域的学术水平提高也有一定的帮助。1.4 本文结构本文主要是基于 MC9S12XS128 对智能车图像采集及处理部分进行设计和开发。第 1 章:绪论(本章阐述了智能车竞赛的背景和意义)第 2 章:微控制器简介(本章阐述了核心 CPU 的组成及功能)第三章:总体设计(本章介绍了智能车系统设计的各个模块和功能)第四章:图像采集的硬件设计(本章介绍了智能车图像采集的硬件设备)第五章:图像处理的软件设计(本章介绍了智能车图像处理的思想和算法)第六章:设计总结(本章总结了设计的总体结果和过程中遇到的一些问题和不足)科技学院毕业设计 第 3 页第 2 章 微控制器 MC9S12XS128 简介2.1 什么是 MCUMCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元,又称单片微型计算机 (Single Chip Microcomputer)或者单片机,是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、 RAM、ROM、定时数器和多种 I/O 接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。MCU 按其存储器类型可分为无片内 ROM 型和带片内 ROM 型两种。对于无片内ROM 型的芯片,必须外接 EPROM 才能应用(典型芯片为 8031) 。带片内 ROM 型的芯片又分为片内 EPROM 型(典型芯片为 87C51) 、MASK 片内掩模 ROM 型(典型芯片为 8051) 、片内 FLASH 型(典型芯片为 89C51)等类型,一些公司还推出带有片内一次性可编程 ROM(One Time Programming,OTP)的芯片(典型芯片为 97C51)。MASKROM 的 MCU 价格便宜,但程序在出厂时已经固化,适合程序固定不变的应用场合;FALSHROM 的 MCU 程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTPROM 的 MCU 价格介于前两者之间,同时又拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。 微控制器在经过这几年不断地研究、发展,历经 4 位,8 位,到现在的 16 位及 32位,甚至 64 位。产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前。目前在国外大厂因开发较早、产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。 由于制程的改进,8 位 MCU 与 4 位 MCU 价差相去无几,8 位已渐成为市场主流;目前 4 位 MCU 大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD 播放器、LCD 驱动控制器、LCD 游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;8 位 MCU 大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID) 、电话录音机、CRT 显示器、键盘及 USB 等;16 位 MCU 大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;32 位 MCU 大部份应用在 Modem、GPS 、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、科技学院毕业设计 第 4 页工作站、ISDN 电话、激光打印机与彩色传真机;64 位 MCU 大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如 SEGA 的 Dreamcast 及 Nintendo 的 GameBoy)及高级终端机等。2.2 MC9S12XS128 微控制器MC9S12X 系列 Error! Reference source not found.是 HCS12 系列的增强型产品,基于 S12 CPU 内核,可达到 25MHz 的 HCS12 的 2-5 倍的性能。S12X 系列增加了 172 条额外指令,可以执行 32 位计算(共有 280 条指令) ,总线频率最高可达 40MHz,并且具备完全的 CAN 功能,改进了中断处理能力。S12X 系列的 CPU 以复杂指令集 CISC 架构,集成了中断控制器,有丰富的寻址方式。中断有 7 个优先级,并且内核支持优先级的调度,最多可有 117 个中断源,S12X可访问最多 8MB 的全部存储空间。S12X 系列最大的特点,是增加了一个平行处理的外围协处理器 XGATE 模块。该模块是一个可编程的 16 位 RISC 核心,其设计运行频率可高达 100MHz,是一个智能的、可编程的直接内存存储(DMA)模块,可以进行中断处理、通信和数据预处理,通过提供处围模块、RAM 和 I/O 端口之间的高速数据处理与传输,卸载 CPU 的任务,提高单片机的数据处理能力。S12XS 系列保留了 S12X CPU,去掉了另一个 CPU——XGATE,保留了先进的技术,简化了操作,是 S12X 系列的经济型产品,目前有三种型号:XS256、XS128 和XS64,三者除了在内存方面有些差异,其余资源基本相同。下面先简单地介绍下 XS128 的常用内部资源模块,如图 2.1:图 2.1 XS128 内部资源科技学院毕业设计 第 5 页 内存。它拥有 128KB Flash、8K RAM 和 8K DataFlash。 通信和 I/O。它拥有一个 MSCAN 模块,兼容 CAN 2.0 A、B;一个串行外设接口(SPI)模块;两个支持 LIN 的串行通信接口(SCI) ;高达 91 个通用输入/输出(GPIO)引脚。 定时器和模数转换器。它拥有一个 ADC 模块,提供 8/10/12 位分辨率,可复用为 16 个模拟输入通道;8 通道 8 位,或 4 通道 16 位脉宽调制器(PWM) ;定时器(TIM) ,提供 8 通道 16 位输入捕捉或输出比较功能;PIT 模块,提供 4通道软件中断精确定时;RTI 模块,提供基于晶振源频率的定时。科技学院毕业设计 第 6 页第三章 总体设计3.1 智能车硬件结构智能车的总体工作模式 [2]为:CMOS 图像传感器拍摄赛道图像并直接通过 8 位灰度信号数据线及行同步信号,场同步信号输入,单片机 S12X 中的 ECT 模块负责捕捉行、场信号并执行相应的采集代码,然后对采集的灰度图像进行二值化处理以获得图像有用信息。最后将二值化处理后的图像进行提取出特征信息,通过这种清晰的特征信息去执行相应的车体控制代码;通过编码点击来检测车速,并采用 S12X 的输入捕捉功能进行脉冲技术计算速度和路程;舵机转向采用 PID 控制;电机转速控制采用 PID 控制,通过 PWM 控制驱动电路调整电机的功率;而车速的目标值由默认值、运行安全监控和基于图像处理的优化策略综合控制。按照预先的设计,我们设计了整个系统的结构图。系统力求简单高效,在满足比赛要求的情况下,使硬件结构最简单,减少因硬件而出现的问题。系统硬件结构图如图 3.1:图 3.1 系统硬件框图本系统主要由几个部分组成: 中央处理器单元,此次我们使用的核心单片机是 MC9S12XS128,是飞思卡尔公司的 MC9S12 系列之一。 电源模块,智能车系统采用配发的标准的车模用的 7.2V 2000mAh Ni-cd 蓄电池
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