基于單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距儀汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 題 目：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的超聲波測(cè)距儀汽車(chē)倒 車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：王歡學(xué) 號(hào)：0705106413專(zhuān) 業(yè)：自動(dòng)化班 級(jí)：自動(dòng)化07-4指導(dǎo)教師：高美霞6單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距儀汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高、市場(chǎng)的繁榮，私家車(chē)、運(yùn)輸車(chē)及各種車(chē)輛與日俱增，汽車(chē)也就成為各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中樞紐帶，逐漸走入每個(gè)家庭。在享受汽車(chē)給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，由于倒車(chē)而產(chǎn)生的問(wèn)題也日益突出。例如，在公路、街道、停車(chē)場(chǎng)、車(chē)庫(kù)等擁擠、狹窄的地方倒車(chē)時(shí)，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會(huì)發(fā)生追尾事故。因此，增加汽車(chē)的后視能力，研制汽車(chē)后部探測(cè)障礙物的倒車(chē)?yán)走_(dá)便成為近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)。此外，由于超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)距，在汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。為此，本文設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心，利用超聲波實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)距的汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)。在分析可行性、可靠性的基礎(chǔ)上，參照工程設(shè)計(jì)方法，確立了模塊化設(shè)計(jì)的思路。本文設(shè)計(jì)了一套超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種基于STC89C52單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng),它根據(jù)超聲波在空氣中傳播的反射原理, 以超聲波傳感器為接口部件,應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)和超聲波在空氣中的時(shí)間差來(lái)測(cè)量距離。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度補(bǔ)償電路、LCD顯示電路以及報(bào)警電路等構(gòu)成。本文在分析超聲波測(cè)距原理的基礎(chǔ)上，給出了實(shí)現(xiàn)超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖和硬件設(shè)計(jì)電路圖。該系統(tǒng)測(cè)量精度為lcm，完全能夠滿(mǎn)足汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：超聲波；超聲波傳感器；STC89C52；溫度補(bǔ)償；LCD顯示；測(cè)距The Design of Ultrasonic Ranging Auto Reverse System Based on Single Chip Microcomputer AbstractWith the rapid development of computer technology, Communication between human and computer is becoming more and more diverse. And some traditional man-machine communication, Such as keyboard ,mouse, microphone and so on, are already can not Satisfy need. Compared to the traditional man-machine interactive way,the New man-machine interactive way pay more attention to human nature is changed. Hand is the most flexible part of human , and hand language is considered as the second language of human language. So these years the study of gesture recognition is a hotspots.This paper mainly studies the basic gesture recognition and simple method of tracking. Then based on this erect a gesture recognition system. Because some recognition and tracking method has different effects in different application. Based on the analysis and comparison of several algorithm, choosing the most suitable of this system.The gesture recognition technology based on monocular vision is usually constituted by the key thchnologyies of gesture modeling, gesture segmentation, feature extraction, and gesture matching. And gesture segmentation is the most difficult and important step for the gesture recognition system. This system will convert the hang images form RGB space to YCrCb space, and segment the hands using skin color threahold value. The results prove that skin color segmentation is simple and effective, which is very appropriate for gesture segmentation.The most popular gesture tracking algorithm based on monoculur vision is the Camshift algorithm. But Camshift algorithm is semi-automatization,We have to mark the gesture by hand before tracking . According to the systems actual situation this system tracks gesture by its area feature Key words: Gesture Reconginition; Gesture Tracking; Gesture Segmentation; Gestures drum; Opencv; MFC目 錄摘 要IAbstract1第一章 引 言11.1設(shè)計(jì)背景11.2手勢(shì)識(shí)別的研究現(xiàn)狀21.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2第二章 Opencv在MFC下的開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建42.1Opencv基本概況42.2MFC基本概況42.3開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建42.3.1用CMake導(dǎo)出VC+項(xiàng)目文件42.3.2編譯Opencv Debug和Release版本庫(kù)62.3.3配置Windows環(huán)境變量62.3.4為Visual Studio 2008 配置Opencv 環(huán)境7第三章 系統(tǒng)共能模塊介紹93.1圖像預(yù)處理93.1.1圖像去噪93.1.2圖像光線增強(qiáng)103.1.3形態(tài)學(xué)濾波113.2膚色分割123.2.1常用的色彩模型133.2.2非線性YCrCb彩色空間153.2.3非線性分段彩色空間變換153.3手勢(shì)跟蹤173.3.1手勢(shì)檢測(cè)183.3.2手勢(shì)跟蹤213.4手勢(shì)識(shí)別233.4.1指尖識(shí)別233.4.1.1邊緣檢測(cè)243.4.1.2手勢(shì)輪廓離散化253.4.1.3獲取指尖個(gè)數(shù)27第四章 GUI搭建29總 結(jié)30參考文獻(xiàn)30附錄：源程序31第一章 引 言1.1 設(shè)計(jì)背景、來(lái)源及意義單片機(jī)（Micro-controller，微控制器）的出現(xiàn)無(wú)疑是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的重要事件，它使嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單片集成，并促進(jìn)通用微處理器（CPU）向嵌入式微處理器發(fā)展。如今，嵌入式微控制器與嵌入式微處理器形成了嵌入式系統(tǒng)中兩個(gè)重要組成部分。它的形成與發(fā)展，使現(xiàn)代電子技術(shù)進(jìn)入到一個(gè)嶄新的智能化時(shí)代，并推動(dòng)了計(jì)算機(jī)外圍器件的發(fā)展。這些外圍器件包括諸如傳感器接口通道的大信號(hào)輸出的傳感器，數(shù)字化、智能化、集成化傳感器，各種類(lèi)型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，集成化數(shù)據(jù)采集器，V/F轉(zhuǎn)換器、跟蹤/保持器、多路選擇器、基準(zhǔn)電源等，人機(jī)對(duì)話的各種鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、LED/LCD顯示驅(qū)動(dòng)器及相應(yīng)的顯示模塊、語(yǔ)音合成器件、伺服控制通道接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、F/I轉(zhuǎn)換器、以及形形色色的電力電子集成器件、數(shù)據(jù)通信通道接口各類(lèi)電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)等等。而單片機(jī)作為嵌入式控制模塊，經(jīng)常應(yīng)用于許多電器之中，如冰箱、微波爐、彩電、空調(diào)等，還有其他大型電器。目前，單片機(jī)已成為高科技領(lǐng)域中的有力工具，并且，開(kāi)始在工業(yè)控制系統(tǒng)，機(jī)器人感覺(jué)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)，快速多機(jī)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和圖像系統(tǒng)中成為不可缺少的重要組成部分。在單片機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的同時(shí)，超聲波傳感技術(shù)日益成熟，它可以方便的應(yīng)用在工業(yè)控制系統(tǒng)，機(jī)器人感覺(jué)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)中，使勞動(dòng)量大大減少，系統(tǒng)控制日趨智能化。在現(xiàn)實(shí)生活中，人類(lèi)的耳朵只能分辨頻率為20至2萬(wàn)赫茲的聲音，而頻率比人多聽(tīng)頻范圍高的聲波就叫做超聲波。不同的動(dòng)物可聽(tīng)到的聲波頻率范圍不盡相同。眾所周知，超聲波對(duì)于蝙蝠更為重要，這種動(dòng)物是靠超聲波來(lái)“看”世界的！蝙蝠首先會(huì)發(fā)出一連串超聲波的尖叫聲，聲波遇到障礙物便會(huì)反射，就像我們向山谷拍手會(huì)聽(tīng)到回聲一樣。由于超聲波的頻率高，相對(duì)較少出現(xiàn)繞射現(xiàn)象，所以回聲十分清晰。蝙蝠分析回升的方向和回傳時(shí)間，便可以知道周?chē)h(huán)境的精確圖像。同樣的道理，可以通過(guò)更改頻率獲得能在空氣中傳播的超聲波，這樣的聲波遇到障礙物的時(shí)候返回，然后，通過(guò)分析時(shí)間間隔的大小可以獲得本體與障礙物間的距離，這樣的檢測(cè)成為無(wú)接觸測(cè)量技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合?；跓o(wú)接觸測(cè)量技術(shù)，超聲波裝置尤其適用于存在/非存在監(jiān)測(cè)，或其它類(lèi)型傳感技術(shù)不能很好發(fā)揮作用的應(yīng)用領(lǐng)域，例如監(jiān)測(cè)透明或發(fā)光物體、充滿(mǎn)霧氣或塵埃的空氣，或是噴射狀液體。而且隨著性能的提升，超聲波裝置可以進(jìn)一步取代其他的檢測(cè)方式，并以其便捷性和高精度等優(yōu)勢(shì)成為一種極為理想和被推薦的檢測(cè)，有著更廣的應(yīng)用前景。 1.2 汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)主要指倒車(chē)?yán)走_(dá)，它是汽車(chē)泊車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周?chē)系K物的情況，解除了駕駛員泊車(chē)、倒車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。通常，倒車(chē)?yán)走_(dá)可以通過(guò)不同的測(cè)距方式能很好的解決停車(chē)時(shí)因視線不清而造成倒車(chē)不便，主要采用的是超聲波測(cè)距技術(shù)，掛倒檔時(shí)接通倒車(chē)?yán)走_(dá)的電源，利用換能器（超聲波傳感器）的壓電特性，間斷以頻率40KHz的電壓激發(fā)壓電片，該壓電片隨即由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（40KHz超聲波）并發(fā)射出去，當(dāng)發(fā)射出去的聲波接觸物體時(shí)，根據(jù)聲波的反射性原理，會(huì)反射回微的聲波能量給超聲波傳感器，換能器即將所接收的微弱聲波振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大處理后，傳送至微處理器，微處理就可計(jì)算車(chē)與該物體之距離，并顯示出來(lái)，再由微處理器判斷決定是否對(duì)構(gòu)成危險(xiǎn)的目標(biāo)按不同程度進(jìn)行警示提醒。在近幾年的時(shí)間里，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶(hù)需求的變化，倒車(chē)?yán)走_(dá)經(jīng)過(guò)了大致六代的發(fā)展：第一代：倒車(chē)時(shí)通過(guò)喇叭提醒。“倒車(chē)請(qǐng)注意”！想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有小部分商用車(chē)還在使用。只要司機(jī)掛上倒檔，它就會(huì)響起，提醒周?chē)娜俗⒁?。從某種意義上說(shuō)，它對(duì)司機(jī)并沒(méi)有直接的幫助，不是真正的倒車(chē)?yán)走_(dá)。價(jià)格便宜，基本屬于淘汰產(chǎn)品。第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開(kāi)始。倒車(chē)時(shí)，如果車(chē)后1.8米-1.5米處有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開(kāi)始工作。蜂鳴聲越急，表示車(chē)輛離障礙物越近。但沒(méi)有語(yǔ)音提示，也沒(méi)有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車(chē)有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。第三代：數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離范圍。這代產(chǎn)品比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車(chē)后障礙物離車(chē)體的距離。如果是物體，在1.8米開(kāi)始顯示；如果是人，在0.9米左右的距離開(kāi)始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來(lái)區(qū)別：綠色代表安全距離，；黃色代表警告距離，；紅色代表危險(xiǎn)距離，必須停止倒車(chē)。 第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，但比較實(shí)用，但安裝在車(chē)內(nèi)不太美觀。第四代：液晶熒屏動(dòng)態(tài)顯示。這一代產(chǎn)品有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是屏幕顯示開(kāi)始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車(chē)，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。不過(guò)液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。第五代：魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知2米以?xún)?nèi)的障