一种擦黑板机器人控制系统设计.doc

摘要：一直以来，粉笔灰尘不仅影响着师生的身心健康，还影响着教学环境，社会中对于改善教学环境的呼声也愈发强烈。与此同时，智能家居、物联网等专业的兴起，也激起了人们将智能化带入环保行业的兴趣。

本文在介绍擦黑板机器人、视觉机器人国内外发展的现状和未来的趋势的基础上，结合近几年流行的智能家居行业，设计了一款基于锂电池供电、蓝牙控制、视觉图像处理、四轮驱动的擦黑板机器人的控制系统方案，包括擦黑板机器人的供电系统、图像处理系统、蓝牙信息接收系统、驱动系统的设计制作，重点进行了小车供电系统分析、视觉处理分析与驱动电机的设计和选型。采用Altium Designer 2013（AD13）软件进行了硬件电路设计，包括STM32F103ZET6、STM32F429IGT6单片机最小系统、电机驱动模块、电源模块、蓝牙接口模块、摄像头模块等。以MDK软件为设计平台编写及调试了机器人控制主函数、运动函数、蓝牙通信函数、图像采集与处理函数等程序，并且通过电脑和手机进行了系统调试。最后给出并讨论了擦黑板机器人整个系统的控制方案。结果表明，设计的擦黑板机器人控制方案可以实现预期功能，具有一定的实际应用价值。

关键词：擦黑板机器人系统；单片机；视觉处理；蓝牙通信；

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-3

1.1研究背景-3

1.2研究目的和意义-3

1.2.1研究目的-3

1.2.2研究意义-3

1.3国内外研究现状与趋势-4

1.3.1国内外研究现状-4

1.3.2国内外研究趋势-4

第二章  硬件电路设计-5

2.1电源模块的设计与计算-5

2.1.1 DC-DC电源的原理-5

2.1.2 DC-DC电源的选型与电路设计-6

2.2 微控制器的选择及最小系统的设计-10

2.2.1 微控制器的选择-10

2.2.2 最小系统的设计-10

2.3电机驱动芯片的选型.-13

2.3.1几种电机的介绍与选型-13

2.3.2电机驱动的原理与选型-13

2.4 摄像头模块的选型.-15

2.5 蓝牙模块的选型-15

2.6 LCD显示屏幕的选型-16

第三章  软件设计-17

3.1 系统控制框图-17

3.2 主函数-17

3.2.1 主函数程序流程图-17

3.2.2 主函数程序-18

3.3运动子函数-18

3.3.1 运动子函数程序流程图-18

3.3.2 运动子函数程序-19

3.4蓝牙子函数-19

3.4.1 蓝牙子函数程序流程图-19

3.4.2 蓝牙子函数程序-20

3.5图像二值化处理算法-21

3.6几种PID电机控制算法-22

第四章 调试内容、结论与展望-24

4.1调试内容-24

4.1.1摄像头模块的调试-24

4.1.2蓝牙模块的调试-24

4.1.2电机控制模块的调试-25

4.2结论与展望-26

致  谢-28

参考文献-29