基于AVR单片机的嵌入式视觉系统.doc

1、摘要机器人足球比赛是近年来在国际上迅速开展起来的高技术对抗活动，是体育与高科技结合的产物。视觉系统是机器人系统比赛成败的最关键因素之一。目前全自主中型组机器人的视觉传感主要是由全景视觉子系统组成。由于全景视觉子系统的二段式等比例反射镜设计的缺陷，有可能无法得到近距离图像（60cm之内） ,造成了机器人近区域的视觉盲区。为了克服这样的缺点，本论文以AVR 单片机核心CPU器件，采用Omni Vision 公司生产的OV6620 CMOS 图像传感器，研制一种基于单片机的足球机器人近距离视觉传感装置。本文对该装置的软硬件设计作了详细的描述和分析。实验证明该装置结构简单，体积小，能够对特定颜色进行识

2、别，实时性好，运行稳定，基本克服机器人在盲区内对目标红球信息的掉失现象。本文的主要工作如下：（1）首先介绍了足球机器人视觉系统、单片机与嵌入式系统和嵌入式视觉系统的发展概况及研究现状；其次简单介绍了全自主机器人足球比赛系统，重点介绍了它的视觉子系统和缺陷及解决方案。 （2）分析基于单片机视觉装置所要求的功能，制定总体设计方案，并详细阐述了视觉装置的各部分的设计过程，重点介绍处理器单元，CMOS图像传感器单元，与及它们的接口单元。（3）介绍了嵌入式视觉系统的软件开发环境以及软件设计流程。根据视觉装置的功能要求进行软件设计，详细阐述了视觉装置各部分的软件设计，分别给出了各部分的流程图。（4）首先给

3、出了满足设计要求的装置实物图，并详细介绍了装置两种模式下的实验过程，并对实验结果进行了分析。其次提出了实验当中出现的问题和相应的解决方法。论文最后进行总结，说明研究的创新点与研究成果，也对课题研究不足和改进之处提出了展望。关键词：足球机器人；AVR单片机；0V6620；嵌入式视觉系统； 目录 摘要 1第一章 绪论 .41.1 课题研究背景及意义 .41.2 国内外的研究现状 .51.2.1 足球机器人视觉系统的发展现状 .51.2.3 嵌入式视觉系统发展概述 .71.3 本文的主要内容和章节安排 .81.3.1 本文主要内容 .81.3.2 章节安排 .9第二章 全自主中型组机器人足球比赛系统

4、简介 .102.1 引言 .102.2 中型组机器人足球比赛系统的组成和工作原理 .102.3 中型组足球机器人视觉子系统 .122.3.1 足球机器人视觉子系统简介 .122.3.2 足球机器人视觉子系统缺陷及解决方案 .132.4 本章小结 .14第三章 视觉装置的硬件设计 .153.1 引言 .153.2 视觉装置的硬件设计任务 .153.3 视觉装置的体系结构设计 .153.4 视觉装置各单元的硬件设计 .173.4.1 处理器单元 .173.4.2 通信单元 .203.4.3 图像传感器单元 .223.4.4 单片机与 CMOS 的接口单元 .273.5 小结 .29第四章 视觉装置

5、的软件设计 .304.1 引言 .304.2 软件环境 .304.2.1 ICCAVR 简介 .304.2.2 AVRStudio 简介 .314.3 软件设计流程 .324.4 系统初始化 .334.4.1 串口初始化 .344.4.2 TWI 初始化 .344.4.3 I/O 口初始化 .354.4.4 I2C 总线初始化 .354.4.5 定时器及相关寄存器初始化 .364.4.6 OV6620 的初始化 .364.5 图像数据的采集 .374.5.1 在线调试模式 .374.5.2 实时追踪模式 .424.6 目标识别 .464.6.1 识别算法 .464.6.2 位置编码 .484.7 小结 .50第五章 系统实验与结果分析 .515.1 系统实物图 .515.2 系统实验及分析 .525.2.1 在线调试模式实验及分析 .535.2.2 实时追踪模式实验及分析 .535.3 小结 .