基于单片机控制的超声波测距仪汽车倒车系统的设计.doc

1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：单片机控制的超声波测距仪汽车倒 车系统的设计学生姓名：王欢学 号：0705106413专 业：自动化班 级：自动化 07-4指导教师：高美霞内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）单片机控制的超声波测距仪汽车倒车系统的设计摘 要近年来，随着人们生活水平的提高、市场的繁荣，私家车、运输车及各种车辆与日俱增，汽车也就成为各地经济发展的中枢纽带，逐渐走入每个家庭。在享受汽车给人们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。例如，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。因此，增加

2、汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。此外，由于超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，可以实现无接触测距，在汽车倒车系统中应用广泛。为此，本文设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的汽车倒车系统。在分析可行性、可靠性的基础上，参照工程设计方法，确立了模块化设计的思路。本文设计了一套超声波检测系统，该系统是一种基于 STC89C52 单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理, 以超声波传感器为接口部件,应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。该系统主要由单片机最小系统、超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿

3、电路、LCD 显示电路以及报警电路等构成。本文在分析超声波测距原理的基础上，给出了实现超声波倒车雷达系统的软件设计流程图和硬件设计电路图。该系统测量精度为 lcm，完全能够满足汽车倒车系统的设计要求。关键词：超声波；超声波传感器；STC89C52；温度补偿；LCD 显示；测距内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）0The Design of Ultrasonic Ranging Auto Reverse System Based on Single Chip Microcomputer AbstractWith the rapid development of computer techno

4、logy, 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 w

5、ay 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 met

6、hod 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

7、 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 imag

8、es 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 a

9、lgorithm. 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内

10、蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）1目 录摘 要 .IAbstract .1第一章 引 言 .11.1 设计背景 .11.2 手势识别的研究现状 .21.3 系统设计方案 .2第二章 Opencv 在 MFC 下的开发环境的搭建 .42.1 Opencv 基本概况 .42.2 MFC 基本概况 .42.3 开发环境搭建 .42.3.1 用 CMake 导出 VC+项目文件 .42.3.2 编译 Opencv Debug 和 Release 版本库 .62.3.3 配置 Windows 环境变量 .62.3.4 为 Visual Studio 2008 配置 Opencv 环境 .7第三章

11、系统共能模块介绍 .93.1 图像预处理 .93.1.1 图像去噪 .93.1.2 图像光线增强 .103.1.3 形态学滤波 .113.2 肤色分割 .12内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）23.2.1 常用的色彩模型 .133.2.2 非线性 YCrCb 彩色空间 .153.2.3 非线性分段彩色空间变换 .153.3 手势跟踪 .173.3.1 手势检测 .183.3.2 手势跟踪 .213.4 手势识别 .233.4.1 指尖识别 .233.4.1.1 边缘检测 .243.4.1.2 手势轮廓离散化 .253.4.1.3 获取指尖个数 .27第四章 GUI 搭建 .29总 结 .

12、30参考文献 .30附录：源程序 .31内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）3第一章 引 言1.1 设计背景、来源及意义单片机（Micro-controller，微控制器）的出现无疑是近代计算机技术发展史上的重要事件，它使嵌入式计算机系统实现了单片集成，并促进通用微处理器（CPU）向嵌入式微处理器发展。如今，嵌入式微控制器与嵌入式微处理器形成了嵌入式系统中两个重要组成部分。它的形成与发展，使现代电子技术进入到一个崭新的智能化时代，并推动了计算机外围器件的发展。这些外围器件包括诸如传感器接口通道的大信号输出的传感器，数字化、智能化、集成化传感器，各种类型的模数转换器，集成化数据采集器，V/F

13、 转换器、跟踪 /保持器、多路选择器、基准电源等，人机对话的各种键盘驱动器、LED/LCD 显示驱动器及相应的显示模块、语音合成器件、伺服控制通道接口的数据转换器、F/I 转换器、以及形形色色的电力电子集成器件、数据通信通道接口各类电平转换与驱动等等。而单片机作为嵌入式控制模块，经常应用于许多电器之中，如冰箱、微波炉、彩电、空调等，还有其他大型电器。目前，单片机已成为高科技领域中的有力工具，并且，开始在工业控制系统，机器人感觉系统、行走系统，分布式控制系统，快速多机实时处理系统和图像系统中成为不可缺少的重要组成部分。在单片机技术迅猛发展的同时，超声波传感技术日益成熟，它可以方便的应用在工业控制

14、系统，机器人感觉系统、行走系统中，使劳动量大大减少，系统控制日趋智能化。在现实生活中，人类的耳朵只能分辨频率为 20 至 2 万赫兹的声音，而频率比人多听频范围高的声波就叫做超声波。不同的动物可听到的声波频率范围不尽相同。众所周知，超声波对于蝙蝠更为重要，这种动物是靠超声波来“看”世界的！蝙蝠首先会发出一连串超声波的尖叫声，声波遇到障内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）4碍物便会反射，就像我们向山谷拍手会听到回声一样。由于超声波的频率高，相对较少出现绕射现象，所以回声十分清晰。蝙蝠分析回升的方向和回传时间，便可以知道周围环境的精确图像。同样的道理，可以通过更改频率获得能在空气中传播的超声波

15、，这样的声波遇到障碍物的时候返回，然后，通过分析时间间隔的大小可以获得本体与障碍物间的距离，这样的检测成为无接触测量技术，具有广泛的应用场合。基于无接触测量技术，超声波装置尤其适用于存在/非存在监测，或其它类型传感技术不能很好发挥作用的应用领域，例如监测透明或发光物体、充满雾气或尘埃的空气，或是喷射状液体。而且随着性能的提升，超声波装置可以进一步取代其他的检测方式，并以其便捷性和高精度等优势成为一种极为理想和被推荐的检测，有着更广的应用前景。1.2 汽车倒车系统的发展历史与研究现状汽车倒车系统主要指倒车雷达，它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的

16、情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。通常，倒车雷达可以通过不同的测距方式能很好的解决停车时因视线不清而造成倒车不便，主要采用的是超声波测距技术，挂倒档时接通倒车雷达的电源，利用换能器（超声波传感器）的压电特性，间断以频率 40KHz 的电压激发压电片，该压电片随即由电能转换成机械能（40KHz 超声波）并发射出去，当发射出去的声波接触物体时，根据声波的反射性原理，会反射回微的声波能量给超声波传感器，换能器即将所接收的微弱声波振动信号转化成为电信号，经信号放大处理后，传送至微处理器，微处理就可计算车与该物

17、体之距离，并显示出来，再由微处理器判断决定是否对构成危险的内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）5目标按不同程度进行警示提醒。在近几年的时间里，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达经过了大致六代的发展：第一代：倒车时通过喇叭提醒。 “倒车请注意”！想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品，现在只有小部分商用车还在使用。只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意。从某种意义上说，它对司机并没有直接的帮助，不是真正的倒车雷达。价格便宜，基本属于淘汰产品。第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后 1.8 米-1.5 米处有障碍物，蜂鸣器就

18、会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但没有语音提示，也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。第三代：数码波段显示具体距离或者距离范围。这代产品比第二代进步很多，可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在 1.8 米开始显示；如果是人，在 0.9米左右的距离开始显示。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离， ；黄色代表警告距离， ；红色代表危险距离，必须停止倒车。 第三代产品把数码和波段组合在一起，但比较实用，但安装在车内不太美观。第四代：液晶荧屏动态显示。这一代产品有一个质的

19、飞跃，特别是屏幕显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。第五代：魔幻镜倒车雷达。结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知 2 米以内的障碍物，并以不同等级的内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）6声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。因为其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配。第六代：整合影音系统。它在第五代产品的基础上新增了很多功能，属于第六代产品，是专门为高档轿车生产的。从外观上来看，这套系统比第五代产品更为精致典雅；从功能上来看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看 DVD 影像。第二章