摘 要

本文以智能小车为研究对象，主要研究智能小车的避障系统。目前，智能车是一种技术较为成熟的智能产品，拥有广阔的市场前景，智能小车避障技术是不可避免的关键部分，具有十分重要的研究意义。

本文首先说明了智能小车的研究背景和意义，国内外的研究现状，表明目前对智能车的研究的目的，接下来通过对本次设计所采用的主控芯片STM32作了介绍并设计了以STM32F103ZET6为主控芯片的硬件系统，其中传感器部分包括有红外测距模块以及摄像头模块，硬件平台搭建后，为器件编写相应的程序，实现传感器不断收集外部环境信息，根据图像处理算法规划智能车的运动路径，最后根据实验验证本次智能车避障系统设计的有效性以及合理性。

本文的特色：采用多个传感器结合避障，在传统的红外避障基础上，设计基于视觉的摄像头图像采集以及LCD图像显示模块，根据图像处理算法，分析障碍物图像信息，控制智能车避障行为。

关键词：智能小车；红外测距；摄像头避障；STM32

Abstract

This paper takes the smart car as the research object and mainly studies the obstacle avoidance system of the smart car. At present, the car is a smart product relatively mature technology and has broad market prospects. The intelligent car obstacle avoidance technology is an inevitable key part and has is of great research significance.

The paper first introduces the research background and significance of smart car. Next, the main controller STM32 used in this design is introduced and designed with STM32F103ZET6. The hardware system of the main control chip, wherein the sensor part comprises an infrared ranging module and a camera module. After the hardware platform is built, a corresponding program is written for the device, so that the sensor continuously collects external environmental information, and plans the movement of the smart car according to the image processing algorithm. Path, and finally verify the validity and rationality of the design of the intelligent vehicle obstacle avoidance system based on experiments.

The characteristics of this paper: using multiple sensors combined with obstacle avoidance, based on the traditional infrared obstacle avoidance, design vision-based camera image acquisition and LCD image display module, calculate obstacle information according to image processing algorithm, control intelligent car obstacle avoidance behavior .

Key Words：smart car；infrared ranging；camera；STM32

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.1.1 课题选题背景 1

1.1.2 课题研究目的及意义 2

1.2 智能小车的国内外研究现状 2

1.2.1 智能车系统国内研究现状 2

1.2.2 智能车系统国外研究现状 3

1.3 本文研究内容 4

第2章 智能小车控制系统硬件设计 5

2.1 系统功能及总体设计 5

2.2 STM32芯片介绍 6

2.2.1 STM32芯片结构 6

2.2.2 TIMx定时器介绍 6

2.2.3 STM32时钟系统 7

2.2.4 STM32开发板 7

2.3 小车结构设计 8

2.4 电源模块设计 9

2.4.1电源模块选择 11

2.4.2锂电池工作原理 11

2.4.3电源模块参数 12

2.5 电机驱动设计 12

2.5.1驱动模块选择及其原理 12

2.5.2驱动模块电路设计 13

2.6 红外避障模块 14

2.7 舵机模块设计 13

2.7.1舵机模块选择 13

2.7.2舵机模块工作原理 13

2.8 稳压模块设计 14

2.8.1稳压模块选择 14

2.8.2稳压模块连接 14

2.8.3稳压模块参数 14

2.9 电机模块设计 14

2.9.1直流电机工作原理 14

2.9.2直流电机选择及参数 15

2.10 摄像头模块简介 15

2.10.1 OV7725的选择 16

2.10.2 OV7725引脚功能 16

2.10.3 SCCB时序 17

2.10.4像素数据输出时序 17

2.10.5 FIFO读写时序 17

2.10.6 摄像头采集数据过程 18

第3章 智能小车控制系统软件设计 21

3.1 整体设计方案 21

3.2 开发环境介绍 22

3.3 软件设计流程 22

3.4 初始化模块 22

3.5 红外测距传感器模块 23

3.6 电机舵机PWM输出 23

3.7 摄像头模块 25

第4章智能小车系统测试 26

4.1 系统测试的目的意义 27

4.2 系统测试实验 27

4.3 系统测试分析 30

第5章 总结 31

5.1 主要的研究工作和创新点 31

5.2 工作总结与未来展望 31

参考文献 33

附 录 35

致 谢 46

第1章 绪论

由于科技的不断发展和进步，自动化和智能化已成为中国越来越重要的一项任务。在当今这个公路不断修缮改进的情景下，特别是广为使用的高速公路，人们要求汽车在传统功能之上有更高的提升，随着人们的物质消费水平不断上升，传统的汽车这种受人为因素影响太大，长时间驾驶易产生疲劳的各种不安全，不智能的情况，随着车流量的不断飞速增加，交通情况的越来越复杂，人们因驾驶疏忽而造成事故的事件数不胜数，人们大多在经历了一天的劳动之后，没有更多的精力在全神贯注的关注路况信息，针对这种现象，智能车的研究也走向了应用的舞台。智能车的出现，智能交通网络的试运行，能很大情况下大大减少因驾驶员操作导致的交通事故，也能使得交通更加舒畅，从而很大程度上优化了交通网络结构，保证行人和车辆的安全。

智能化智能小车通过各类传感器获得外部环境信息以及内部运行状态，从而实现在各种不同的复杂环境中的自主运行，它集成了如电子，计算机，传感器等多种高新技术还涉及许多前沿科技领域。智能车作为感知机器人中的一种，具有四轮驱动，车体内可集成各类紧密传感器，以达到行动灵敏智能。

1.1 课题背景及意义