[電子設(shè)計(jì)] 智能環(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人白色垃圾拾取系統(tǒng) 畢業(yè)論文

1、 摘 要本文設(shè)計(jì)了基于數(shù)字圖像處理和遠(yuǎn)程控制的智能環(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人白色垃圾拾取系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的智能白色垃圾識(shí)別系統(tǒng)，采用CMOS數(shù)字圖像傳感器識(shí)別白色垃圾；采用以太網(wǎng)通信技術(shù)同Internet聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)雙向互通；設(shè)計(jì)了斬波恒流細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人拾取和回收目標(biāo)垃圾；軟件上采取了模糊PID算法，實(shí)現(xiàn)靈活的機(jī)器人控制；設(shè)計(jì)了最優(yōu)化的垃圾搜尋路線確定算法，使機(jī)器人高效快捷地尋找目標(biāo)垃圾。系統(tǒng)采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)白色垃圾圖像進(jìn)行識(shí)別，運(yùn)用模糊PID算法的舵機(jī)系統(tǒng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，采用步進(jìn)電機(jī)對(duì)目標(biāo)垃圾進(jìn)行拾取和回收，同時(shí)，根據(jù)服務(wù)性機(jī)器人的特點(diǎn)及需求，采用無線以太網(wǎng)接入I

2、nternet網(wǎng)，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行智能遠(yuǎn)程操控?；就瓿闪谁h(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人的車體和電路部分，實(shí)現(xiàn)了白色垃圾的識(shí)別、拾取和回收功能?；跀?shù)字圖像處理技術(shù)結(jié)合以太網(wǎng)通信技術(shù)的環(huán)保機(jī)器人代替手動(dòng)人力清掃白色垃圾的方案是可行的。關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)通信；PID模糊算法；圖像采集；環(huán)保機(jī)器人Abstract This article is designed based on digital image processing, intelligent robots instead of manual cleaning of human waste in public places of the white syste

3、m. Identification based on digital camera technology to identify the white trash, after identification by servo control to pick up on garbage and recycling targets and, based on the characteristics of service robots and demand, not through the operation of the hardware design to realize The Internet

4、 connection and intelligent control. The system uses image recognition technology, and special images of white trash image recognition algorithm; with Ethernet networking technology with the Internet, and wireless intelligent robot control; fuzzy PID algorithm designed out precision, stability of th

5、e rudder machine control system. The test and data analysis, the identification process of the white trash, white trash on the identification of more accurate to meet the needs of ordinary people; and in trials, intelligent robot work environment fast response, you can achieve clean and efficient en

6、vironment. Based on the digital camera recognition technology to identify the white trash, Ethernet communication technology control the environmental robot system is feasible.Keywords: Ethernet; PID Fuzzy algorithm; Image Acquisition Environmental Robots目 錄摘 要I目 錄I第一章緒論11.1本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義11.2 環(huán)保機(jī)器人我國的發(fā)展前景

7、11.3國內(nèi)外技術(shù)水平比較分析21.4 環(huán)保機(jī)器人在我國發(fā)展趨勢(shì)21.5論文結(jié)構(gòu)3第二章環(huán)保機(jī)器人系統(tǒng)分析以及硬件設(shè)42.1系統(tǒng)功能42.2系統(tǒng)組成42.3系統(tǒng)介紹62.3.1主控器模塊72.3.2圖像采集模塊72.3.3通信模塊112.3.4電機(jī)模塊152.3.5舵機(jī)模塊162.3.6電源模塊18第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)203.1系統(tǒng)軟件工作流程203.1.1 HCS12X（圖像采集及處理）工作流程203.1.2 XGATE（電機(jī)控制及以太網(wǎng)通信）工作流程233.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及算法分析243.2.1 圖像采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理243.2.2 提高系統(tǒng)的工作速率27第四章試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析284.1 模

8、糊PID控制在電機(jī)中的試驗(yàn)284.2 以太網(wǎng)通信試驗(yàn)數(shù)據(jù)294.2.1站點(diǎn)數(shù)目( N) 對(duì)通信延遲的影響294.2.2通信速率對(duì)通信延遲的影響304.2.3 改善以太網(wǎng)實(shí)時(shí)特性314.3數(shù)據(jù)結(jié)果分析32結(jié) 束 語33參考文獻(xiàn)I致 謝I第一章 緒論1.1本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義本系統(tǒng)設(shè)計(jì)出了一個(gè)能在特定場(chǎng)所，按高效的路徑進(jìn)行搜索，實(shí)現(xiàn)預(yù)定垃圾搜索識(shí)別，然后拾取目標(biāo)垃圾的環(huán)保智能小車。實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人代替手動(dòng)人力來對(duì)街道、公園等大中小型平面場(chǎng)所的白色垃圾的清潔環(huán)保工作。1.2 環(huán)保機(jī)器人我國的發(fā)展前景目前市場(chǎng)上銷售的保潔機(jī)器人有北京利而浦電器有限責(zé)任公司的?，斕乇崣C(jī)器人、浙江海星電子科技 的HA C-2智

9、能吸塵器、深圳銀星智能電器 的kv8家用清潔機(jī)器人、臺(tái)灣公司的QQ-2保潔機(jī)器人、上海羅寶公司的羅寶智能吸塵器機(jī)器人等。服務(wù)機(jī)器人在家庭中的應(yīng)用是其發(fā)展的一個(gè)重要方向，勢(shì)必涉及到智能傳感器單元的應(yīng)用、通信協(xié)議接口、無線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，這也是服務(wù)機(jī)器人技術(shù)在廣義上的應(yīng)用，并有可能帶動(dòng)服務(wù)機(jī)器人在家用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。國內(nèi)，以海爾和聯(lián)想牽頭成立的網(wǎng)絡(luò)家電組織都推出了其實(shí)施應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如海爾集團(tuán)、清華同方、中國網(wǎng)通等發(fā)起組建了家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟e家佳(IT on Home)，并由海爾集團(tuán)推出了“卡薩帝”(Casarte)品牌的UHome網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品。環(huán)保機(jī)器人是現(xiàn)今科技應(yīng)用領(lǐng)域的朝陽產(chǎn)業(yè)，在未

10、來的服務(wù)性機(jī)器人發(fā)展領(lǐng)域中前景廣闊，有待進(jìn)一步大力推廣和實(shí)現(xiàn)。1.3國內(nèi)外技術(shù)水平比較分析 根據(jù)WTEC評(píng)估結(jié)果，環(huán)保機(jī)器人室外導(dǎo)航、機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)( 控制、機(jī)構(gòu)和計(jì)算的集成)、以及部分服務(wù)和個(gè)人機(jī)器人領(lǐng)域，美國始終保持領(lǐng)先地位：日本和韓國在機(jī)器人移動(dòng)技術(shù)、人形機(jī)器人和部分服務(wù)和個(gè)人機(jī)器人( 包括娛樂) 領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置。歐洲在結(jié)構(gòu)化環(huán)境的移動(dòng)技術(shù)， 包括城市交通領(lǐng)域保持領(lǐng)先。歐洲還在助老和家庭服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域資助了重大計(jì)劃。澳大利亞在定位和導(dǎo)航的理論和應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)。我國學(xué)術(shù)界和企業(yè)界在863計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，先后針對(duì)上述技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，并取得大量研究成果。但值得指出的是，

11、上述研究成果大都停留在理論研究層面，并沒有將研究成果在產(chǎn)品技術(shù)上體現(xiàn)出來。從成果應(yīng)用上看，我國的服務(wù)機(jī)器人主要以吸塵器機(jī)器人和教育平臺(tái)為主。1.4 環(huán)保機(jī)器人在我國發(fā)展趨勢(shì)縱觀國內(nèi)外服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人在我國具有廣闊的市場(chǎng)空間。首先是老齡化社會(huì)和殘疾人服務(wù)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)需求。目前我國60歲以上人口已超過總?cè)丝诘?0%，預(yù)計(jì)到2015年國老年人口總數(shù)將達(dá)到2億人，人口的老齡化問題將成為中國面臨的前所未有的新挑戰(zhàn)；此外，我國殘疾人占總?cè)丝诒戎匚痪尤澜巛^高國家之列?？梢灶A(yù)計(jì)，在不遠(yuǎn)的將來，老年人和殘疾人的護(hù)理將成為社會(huì)的一個(gè)重要負(fù)擔(dān) 需要一大批護(hù)理機(jī)器人提供諸如取物、喂飯、翻書

12、等服務(wù)，幫助、照顧老年人和殘疾人的日常生活，提高他們的生活質(zhì)量，從而減少社會(huì)對(duì)護(hù)理人員的數(shù)量和要求。其次當(dāng)前，隨著城市化的現(xiàn)象日益加劇，城市面積日益加大，相應(yīng)的城市環(huán)衛(wèi)工作量隨城市的發(fā)展而日益增大。在公共場(chǎng)所，特別是在公園里人流量較大，對(duì)清潔程度要求較高的場(chǎng)所，不僅需要定時(shí)清潔，而且要求隨時(shí)巡邏，清潔少量白色垃圾。本作品研發(fā)旨在設(shè)計(jì)一個(gè)能代替環(huán)衛(wèi)工人完成公共場(chǎng)所的巡邏任務(wù)并清理垃圾的智能環(huán)保機(jī)器人，以保持巡邏場(chǎng)所隨時(shí)保持一個(gè)清潔的環(huán)境，提高環(huán)境清潔效率，同時(shí)減少社會(huì)清潔員的數(shù)量和工作量，節(jié)省人力，從而提高現(xiàn)今人群生活的舒適度，以及同自然環(huán)境保持一個(gè)和諧的關(guān)系。1.5論文結(jié)構(gòu)本文闡述以以太網(wǎng)為通

13、信，基于數(shù)字?jǐn)z像頭識(shí)別的環(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用圖像識(shí)別技術(shù)以及特殊圖像算法對(duì)白色垃圾圖像識(shí)別，以太網(wǎng)通信技術(shù)同Internet聯(lián)網(wǎng)，并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行無線智能控制。采用模糊PID算法設(shè)計(jì)了搞精度，穩(wěn)定性的舵機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)地從理論分析到硬件設(shè)計(jì)，給出了相應(yīng)具體的設(shè)計(jì)方案和模擬仿真。第二章 環(huán)保機(jī)器人系統(tǒng)分析以及硬件設(shè)2.1系統(tǒng)功能本課題的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)在特定平面場(chǎng)所，按高效的搜索路徑進(jìn)行搜索，實(shí)現(xiàn)垃圾搜索識(shí)別，然后拾取目標(biāo)的環(huán)保智能小車，研究?jī)?nèi)容大致包括以下三個(gè)方面：（1）目標(biāo)識(shí)別：即垃圾的識(shí)別，需要在確定背景環(huán)境下識(shí)別滿足要求的目標(biāo)。此為執(zhí)行拾取回收的前提條件。（2）目標(biāo)拾取與

14、回收：在識(shí)別出目標(biāo)之后，需要跟蹤目標(biāo)并拾取。（3）定位與規(guī)劃搜索路徑：對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的巡邏，需要定位小車的當(dāng)前位置，并決定如何高效的搜索完該區(qū)域。 2.2系統(tǒng)組成本系統(tǒng)選用FREESCALE公司的16位雙核微控制器MC9S12XEP100作為主控芯片，選用數(shù)字CMOS圖像傳感器OV6620獲取環(huán)境信息。微控制器內(nèi)置兩塊處理器芯片，分別是S12X處理器和XGATE處理器。S12X處理器負(fù)責(zé)完成采集攝圖像，獲取環(huán)境信息，根據(jù)白色垃圾特征，進(jìn)行特征匹配等工作，以完成自動(dòng)垃圾識(shí)別。XGATE處理器完成車的移動(dòng)控制、拾取垃圾機(jī)構(gòu)控制以及通信任務(wù)，控制系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。垃圾拾取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基于模糊PID

15、算法控制舵機(jī)驅(qū)動(dòng)并完成垃圾回收，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車移動(dòng)，以方便定位，機(jī)構(gòu)俯視簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。 圖2-1 系統(tǒng)框圖 圖2-2 環(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人的俯視圖2.3系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)依次通過六個(gè)模塊進(jìn)行介紹，分別是主控器模塊、圖像采集模塊、通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊以及電源模塊?？傮w硬件電路圖如圖2-3所示。 圖2-3 系統(tǒng)總體硬件電路圖 2.3.1主控器模塊本系統(tǒng)以MC9S12XEP100為核心控制器的控制板原理圖，從而協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊之間的工作，如圖2-4是主控芯片電路原理圖。圖2-4主控器原理2.3.2圖像采集模塊本系統(tǒng)采用圖像傳感器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行采集，其圖像傳感器的原理是利用光電器件的光電

16、轉(zhuǎn)換功能，將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的“圖像”電信號(hào)的一種功能器件。圖像傳感器的兩大主流是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體元件)和CCD(ChargedCoupled Device電荷耦合元件)。CMOS圖像傳感器的發(fā)展得益于CMOS集成電路工藝的成熟，相對(duì)于CCD圖像傳感器，它具有較低的電源功耗、較高的感光度以及更靈活的圖像捕獲能力等特點(diǎn)。隨著芯片制造技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，CMOS圖像傳感器日益受到重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，已成為固體圖像傳感器的研發(fā)熱點(diǎn)。CMOS圖像傳感器的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-5所

17、示。它們一般由光敏像元陣列、行選通邏輯、列選通邏輯、定時(shí)和控制電路、片上模擬信號(hào)處理器(ASP)構(gòu)成，數(shù)字式CMOS圖像傳感器還集成有片上模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器。 環(huán)保機(jī)器人的圖像采集系統(tǒng)采用了CMOS圖像傳感器OV6620的攝像頭，OV6620的最大分辨率為352288。OV662O是美國OmniVision公司生產(chǎn)的CMOS圖像傳感器，以其高性能、低功耗適合應(yīng)用在嵌入式圖像采集系統(tǒng)中，本系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的輸入都是通過0V6620采集進(jìn)來的。 OV6620集成在一個(gè)板卡上，有獨(dú)立的17 MHz晶振。輸出3個(gè)圖像同步的時(shí)序信號(hào)：像素時(shí)鐘PCLK、幀同步VSYNC和行同步HREF。同時(shí)，還可以通過8位

18、或16位的數(shù)據(jù)總線輸出RGB或YCrCb格式的圖像數(shù)據(jù)。硬件設(shè)計(jì)上，有2個(gè)問題需要解決，一個(gè)是圖像采集的嚴(yán)格時(shí)序同步，另一個(gè)就是雙CPU 共享SRAM的總線仲裁。圖2-5 CMOS圖像傳感器的總體結(jié)構(gòu)框圖同時(shí)，為使數(shù)字圖像傳感器OV6620工作在符合使用要求的狀態(tài)下，需少量外圍電路支持。此外，單芯片圖像傳感器的使用必須結(jié)合透鏡鏡頭組來實(shí)現(xiàn)成像功能，鏡頭組的合理安裝也是值得注意的問題。這里根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了一個(gè)攝像頭模塊，模塊包括一塊安裝了OV6620圖像傳感器的40*28mmPCB、外圍電路以及一個(gè)定焦鏡頭。OV6620數(shù)字圖像傳感器的外圍電路主要分為時(shí)鐘輸入、電源去耦兩個(gè)部分,實(shí)際沒必要對(duì)這

19、288行中的每一行視頻信號(hào)都進(jìn)行采樣，如此會(huì)增大S12存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)，甚至超出S12的處理能力。事實(shí)上，機(jī)器人的定位系統(tǒng)在縱向上只要有60到80個(gè)像素的分辨能力就足夠了。因此，我們只需對(duì)這288行視頻信號(hào)中的某些行進(jìn)行采樣就行了。由于特定的白色垃圾信息相對(duì)比較簡(jiǎn)單，每行采集100個(gè)點(diǎn)就足以描繪廢棄物主要信息。故每幀圖像的分辨率為10070。OV6620可以通過IIC總線配置片內(nèi)寄存器，以使其輸出原始RGB數(shù)據(jù)。在同樣照明條件下，各種物體的亮度決定于物體對(duì)入射光的反射能力(郎反射系數(shù))。例如白石膏具有最大反射系數(shù)100，黑絨有最小反射系數(shù)1，因而大部分景物的對(duì)比度不超過100。就這個(gè)意義上

20、講，一般圖像取樣后按256級(jí)(8位)灰度層量化是足夠的。圖2-6是基于以上原理分析和設(shè)計(jì)的硬件原理電路圖。圖 2-6 圖像采集模塊2.3.3通信模塊若以太網(wǎng)能作為廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的話，終端用戶肯定是最大的擁護(hù)者。一是因?yàn)橛脩裟苡猛瑯拥脑伦庾庥酶蟮膸?；二是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)和辦公室網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和維護(hù)變得更為方便；三是因?yàn)榧夹g(shù)人員無需培訓(xùn)不同廣域網(wǎng)技術(shù)；四是因?yàn)闇p少由于不同標(biāo)準(zhǔn)而附加的多余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 可是以太網(wǎng)的廉價(jià)帶寬可能會(huì)為運(yùn)營商帶來一些煩惱，唯恐他會(huì)蠶食現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的收入，降低利潤，吃力不討好。但另一方面，他們也意識(shí)到以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶來新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，以太網(wǎng)設(shè)備的靈活性可促使用戶購買更多的

21、帶寬，不再受到傳統(tǒng)TDM、 ATM或幀中繼設(shè)備的制約。在匯聚方面他的高成本效益是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)如ATM無法比擬的。如今運(yùn)營商們已普遍把以太網(wǎng)視為新的業(yè)務(wù)亮點(diǎn)，利用他來填補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)泡沫后的業(yè)務(wù)損失。基于以上的優(yōu)勢(shì)，不少運(yùn)營商已在計(jì)劃或正在鋪設(shè)以太網(wǎng)到他們的廣域網(wǎng)中。使他們頭痛的是哪一種網(wǎng)絡(luò)模式既具有高度的靈活性及可靠性，而投入又較低。這就是我們要提倡的“高效能以太網(wǎng)”。到底是全網(wǎng)統(tǒng)一成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，還是把網(wǎng)絡(luò)分割使用不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)于不同邏輯層呢？如若全網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，那么互聯(lián)互通將不再是個(gè)問題。可事實(shí)說明某種標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)某個(gè)部分可能是最佳、最高效的，但用在其他部分可能是不符合經(jīng)濟(jì)效益和難以擴(kuò)展的。如若基于不同的網(wǎng)

22、絡(luò)部分使用不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，那么每項(xiàng)技術(shù)將得以最佳的發(fā)揮，網(wǎng)絡(luò)得以合理的鋪展。當(dāng)然，技術(shù)間的互聯(lián)互通需要非常好地解決。然而互聯(lián)互通問題近年已得到非常大的改善，如使用MPLS使不同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（IP, ATM, 幀中繼, Ethernet, etc.）在同網(wǎng)絡(luò)上傳送?；谝陨蟽?yōu)勢(shì)，本系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通信。為實(shí)現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet 連接，系統(tǒng)選用以太網(wǎng)控制器W5100擴(kuò)展以太網(wǎng)通信功能。W5100集TCPIP協(xié)議棧、以太網(wǎng)MAC和PHY為一體，支持ICP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它提供多種總線，包括兩種并行總線(直接總線接口和間接總線接口)，以及S

23、PI串行總線等接口方式。內(nèi)置16 kbyte發(fā)送接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，W5100支持且自動(dòng)識(shí)別。全雙工或半雙工的傳輸模式，并可實(shí)現(xiàn)且兼容100 M以太網(wǎng)絡(luò)W5100 是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有10/100 以太網(wǎng)控制器，主要應(yīng)用于高集成、高穩(wěn)定、高性能和低成本的嵌入式系統(tǒng)中。使用W5100可以實(shí)現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的Internet連接。W5100與IEEE802.3 10BASE-T 和802.3u 100BASE-TX 兼容。W5100 內(nèi)部集成了全硬件的、且經(jīng)過多年市場(chǎng)驗(yàn)證的TCP/IP 協(xié)議棧、以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸層（MAC）和物理層（PHY）。硬件TCP/IP 協(xié)議

24、棧支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP 和PPPoE，這些協(xié)議已經(jīng)在很多領(lǐng)域經(jīng)過了多年的驗(yàn)證。W5100 內(nèi)部還集成有16KB 存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)傳輸。使用W5100 不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的端口（Socket）編程。W5100 提供3 種接口：直接并行總線、間接并行總線和SPI 總線。W5100與MCU 接口非常簡(jiǎn)單，就像訪問外部存儲(chǔ)器一樣?？偨Y(jié)以上部分歸納以太網(wǎng)如下特點(diǎn)：(1)支持硬件化 TCP/IP 協(xié)議：TCP，UDP，ICMP，IPv4 ARP，IGMP，PPPoE，以太網(wǎng)；(1)內(nèi)嵌 10BaseT/100BaseTX 以太網(wǎng)物理層；(2)支持自動(dòng)通

25、信握手（全雙工和半雙工）；(3)支持自動(dòng) MDI/MDIX，自動(dòng)校正信號(hào)極性； (4) 支持 ADSL 連接（支持PPPoE 協(xié)議中的PAP/CHAP 認(rèn)證模式）； (5)支持4個(gè)獨(dú)立端口同時(shí)運(yùn)行； (6)不支持 IP 的分片處理； (7)內(nèi)部 16KB 存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)發(fā)送/接收緩存；(8)0.18m CMOS 工藝；(9)3.3V 工作電壓，I/O 口可承受5V 電壓； (10)80 腳LQFP 小型封裝； (11) 環(huán)保無鉛封裝； (12)支持 SPI 接口（SPI 模式0）； (13)多功能 LED 信號(hào)輸出（TX、RX、全雙工/半雙工、地址沖突、連接、速度等）。 通信模塊具體電路如下圖

26、2-7所示。圖2-7 通信模塊2.3.4電機(jī)模塊為了使電機(jī)的走位更為準(zhǔn)確，達(dá)到精密控制的目的，本系統(tǒng)采用一種高精度的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。L297+L298(L6203)的經(jīng)典架構(gòu)，使用斬波恒流細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方法，在實(shí)際運(yùn)行中具有良好的升降速曲線。實(shí)際運(yùn)行表明，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，且具有步距角小、轉(zhuǎn)矩恒定、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的控制元件。在額定功率范圍內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)累積誤差較小等特點(diǎn)，使得在速度、位置等領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變得較為簡(jiǎn)單。但

27、步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)、交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)發(fā)生器、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)后方可使用。在本文中，詳細(xì)介紹了一種新穎的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，它具有功耗低，精度高，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，最重要的就是電流驅(qū)動(dòng)及功率放大部分。本系統(tǒng)中，該部分選用的是L297+L298構(gòu)架，適用于對(duì)雙極性兩相步進(jìn)電機(jī)或單極性四相步進(jìn)電機(jī)的控制。L297主要用來接收信號(hào)脈沖，從而產(chǎn)生對(duì)功率級(jí)電路控制信號(hào)。L298為雙H橋驅(qū)動(dòng)器，可用來驅(qū)動(dòng)電壓為46V、每相電流為2.5 A以下的步進(jìn)電機(jī)。若負(fù)載需更大電流驅(qū)動(dòng)，可使用L297+雙L6203組合。 L297的主要功能是譯碼器，它

28、根據(jù)接受驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)產(chǎn)生所需的相序。為了獲得電動(dòng)機(jī)良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號(hào)是通過兩個(gè)PWM斬波器對(duì)電動(dòng)機(jī)控制，每個(gè)斬波器用于雙極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的其中一相或用于單極性步進(jìn)電機(jī)的每對(duì)繞阻。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路硬件設(shè)計(jì)如圖2-8。圖2-8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊2.3.5舵機(jī)模塊目前的工業(yè)控制一般采用PID控制，擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，然而對(duì)于數(shù)學(xué)模型難以建立的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，控制效果卻很難達(dá)到要求。模糊PID控制是近年來逐步發(fā)展起來的一種新型智能PID控制方法，將模糊控制與PID控制結(jié)合起來，既具有模糊控制靈活的特點(diǎn)，又具有傳統(tǒng)PID控制精度高、魯棒性好的特點(diǎn)。這種控制器無論對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)還是高

29、精度系統(tǒng)，都有較好的控制效果。為克服AUV舵機(jī)系統(tǒng)摩擦、飽和等非線性因素的影響，全面改善系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性，本系統(tǒng)采用模糊PID控制方式，設(shè)計(jì)出了舵機(jī)控制器。由于普通的模糊PID控制器隸屬度函數(shù)和控制規(guī)則一經(jīng)確定無法更改，因此適應(yīng)性較差 。針對(duì)此情況，采用變論域思想對(duì)模糊PID控制器做了改進(jìn)。舵機(jī)系統(tǒng)正常工作時(shí)，由指令控制信號(hào)與反饋信號(hào)組成綜合控制信號(hào)，經(jīng)過舵機(jī)控制器，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率放大器，從而帶動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，通過減速器至舵機(jī)軸輸出，從而形成一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)。舵機(jī)回路基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-9所示。 圖2-9舵機(jī)的控制結(jié)構(gòu)模糊PID控制器由一個(gè)模糊控制器和PID控制器并聯(lián)組成。當(dāng)

30、系統(tǒng)偏差較大時(shí)，模糊PID控制器的輸出主要取決于模糊控制輸出。當(dāng)系統(tǒng)偏差較小時(shí)，模糊PID控制器的輸出主要取決于PID控制輸出。對(duì)于此舵機(jī)系統(tǒng)，取切換點(diǎn)為0.5。設(shè)計(jì)步驟如下：(1)取偏差 和偏差變化率 c作為輸入，控制量U作為輸出，基本論域?yàn)椋?-66 v，66 v)；CC：(-10 vS，10 vs)； (-33 v，33 v)。取7個(gè)語言變量：負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中、正大，輸入輸出變量的模糊子集均為：NB，M，MS，ZO，P-S，PM，PB)，論域均為：-3，-2，-1，0，1，2，3；(2)確定隸屬度函數(shù)。輸人輸出變量的隸屬度函數(shù)均選取高斯型分布； (3)確定模糊規(guī)則。根據(jù)偏

31、差 和偏差的變化率對(duì)輸出特性的影響； (4)去模糊。本文采用工業(yè)控制中常用的加權(quán)平均法來實(shí)現(xiàn)去模糊。該法以論域中的每個(gè)元素(-1，2， ，n)為待判決輸出模糊集合的隸屬度()的加權(quán)系數(shù)，即取乘積，再計(jì)算對(duì)隸屬度函數(shù)和的平均值。 2.3.6電源模塊系統(tǒng)的工作都離不開電，為了解決各個(gè)模塊之間的電源問題，控制板電源選用CS51414、MIC4690開關(guān)穩(wěn)壓芯片分別提供5V和3.3V電壓，CS51414是1.5A，520KHz固定頻率工作的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。C51414能夠在輸入電壓4.5V到40V范圍內(nèi)工作，采用V2TM控制結(jié)構(gòu)能提供無與倫比的瞬態(tài)反應(yīng)，非常適合當(dāng)今的高速邏輯電路的應(yīng)用。CS5

32、1414提供高偏壓功能，從而達(dá)到最大的電壓驅(qū)動(dòng)效率，靜態(tài)電流僅為85A。器件采用標(biāo)準(zhǔn)的8引腳小尺寸集成電路封裝，可完全兼容LT1376。所以本系統(tǒng)控制板電源選用CS51414、MIC4690開關(guān)穩(wěn)壓芯片分別提供5V和3.3V電壓。電源模塊硬件電路的具體設(shè)計(jì)如下圖2-10。圖2-10 電源模塊第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)軟件工作流程系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有HCS12X（圖像采集及處理）核的程序及XGATE（電機(jī)控制及以太網(wǎng)通信）核的程序兩部分。HCS12X（圖像采集及處理）主要完成圖像采集及處理，以提取目標(biāo)位置，確定搜索路徑等提供上層策略。XGATE（電機(jī)控制及以太網(wǎng)通信）主要完成電機(jī)控制以及以太網(wǎng)

33、通信任務(wù)。3.1.1 HCS12X（圖像采集及處理）工作流程系統(tǒng)開機(jī)上電后，進(jìn)行自動(dòng)初始化，然后緊接著環(huán)保車等待圖像采集過程的結(jié)束，判斷是否有白色垃圾的存在。如果存在特定的白色垃圾，且當(dāng)垃圾距離遠(yuǎn)的時(shí)候，環(huán)保車就會(huì)調(diào)用跟蹤程序，去跟蹤目標(biāo)，直到到達(dá)目標(biāo)的周圍，自動(dòng)接近目標(biāo)。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)垃圾的一定范圍內(nèi)后，環(huán)保車就會(huì)調(diào)用目標(biāo)拾取程序，通過控制舵機(jī)系統(tǒng)，將目標(biāo)拾取到車載箱中。當(dāng)然如果圖像采集完畢后目標(biāo)垃圾的位置滿足舵機(jī)的范圍，系統(tǒng)就會(huì)直接控制舵機(jī)，拾取目標(biāo)，然后記錄當(dāng)前的位置，最后規(guī)劃搜索路徑，重新開始圖像采集。在系統(tǒng)中我們使用了大量的狀態(tài)機(jī)制進(jìn)行各種狀態(tài)的判別和調(diào)用。打開圖像采集數(shù)據(jù)庫，提取圖像的

34、數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行邊緣提取，計(jì)算封閉區(qū)域的面積及形狀。如果滿足設(shè)定范圍值，那么記錄位置和目標(biāo)的大小，同時(shí)上傳給主控器可以拾取的信號(hào)，然后開啟其他狀態(tài)操作；如果沒有發(fā)現(xiàn)特定目標(biāo)，上傳給主控器搜索信號(hào)，開啟搜索狀態(tài)。為了更好地完成各個(gè)部分的功能，在通信我們加入了大量的協(xié)議并且使用了多種狀態(tài)機(jī)制，達(dá)到了通信穩(wěn)定和狀態(tài)切換的目的。HCS12X（圖像采集及處理）程序流程圖中主函數(shù)如圖3.1所示, 圖像處理函數(shù)圖3-2所示。 圖3-1主函數(shù)程圖圖3-2圖像處理函數(shù)程圖3.1.2 XGATE（電機(jī)控制及以太網(wǎng)通信）工作流程在通信過程如圖3-2，我們采用了通信協(xié)議和狀態(tài)機(jī)制，在這里因?yàn)橛玫囊蕴W(wǎng)加上我們的標(biāo)準(zhǔn)，采

35、取每次發(fā)送1.2KB的數(shù)據(jù)包，也就是說，一次正確的通信，我們發(fā)送或者接收了1.2KB的數(shù)據(jù)包。通過對(duì)數(shù)據(jù)包的特定分析，得到了我們想要的數(shù)據(jù)，也是通過這些數(shù)據(jù)，我們傳遞給上層函數(shù)，控制電機(jī)的狀態(tài)。而在電機(jī)控制中，系統(tǒng)采用了中斷的方式，這樣就可以處理緊急的情況，避免機(jī)器人小車失控。圖3-3以太網(wǎng)通信過程函數(shù) 圖3-4 電機(jī)控制函數(shù)3.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及算法分析 3.2.1 圖像采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理目前，基于PC機(jī)的視覺處理算法有很多，但在基于微處理器的視覺系統(tǒng)中，系統(tǒng)在硬件資源和處理速度上都無法與PC機(jī)相比。特別是在有實(shí)時(shí)性要求的情況下，需要編寫適合MC9S12XEP100系統(tǒng)特點(diǎn)的快速有效的算法。

36、下面編寫的算法都是根據(jù)這個(gè)思想來編寫的。顏色跟蹤：顏色跟蹤的任務(wù)可以分解為顏色標(biāo)定和顏色分割兩個(gè)步驟。顏色標(biāo)定的任務(wù)是通過一個(gè)已知的顏色，找出其在顏色空間內(nèi)與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)封閉區(qū)域。顏色分割則是通過比較器判斷圖像中像素點(diǎn)在顏色空間中是否落在標(biāo)定的空間內(nèi)，若在已標(biāo)定的空間內(nèi)，則認(rèn)為其顏色與已標(biāo)定的顏色一樣，這樣就可以根據(jù)標(biāo)定的封閉區(qū)域識(shí)別出圖像中具有與標(biāo)定顏色相同的物體。為了滿足不同情況下應(yīng)用的需求，顏色跟蹤設(shè)置了2種模式。(1)幀處理模式該模式需要用戶輸入要跟蹤的R、G、B三個(gè)顏色邊界，構(gòu)成一個(gè)RGB跟蹤的顏色空間。然后處理器從圖像的左上角開始，順序逐行逐點(diǎn)的檢查每一個(gè)像素。如果被檢查的像素正好

37、落入用戶定義的顏色范圍，就將這個(gè)像素標(biāo)記為跟蹤的；同時(shí)，需要記錄被跟蹤點(diǎn)中的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、最左點(diǎn)和最右點(diǎn)。如果檢測(cè)到的像素位置在當(dāng)前跟蹤區(qū)域的標(biāo)記框外，則需要增大標(biāo)記框來包含該像素；同時(shí)，需要記錄符合要求的像素的數(shù)量，當(dāng)一幀圖像掃描完成后，可以分別用符合要求的點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)和除以符合要求的像素點(diǎn)數(shù)，得出被追蹤物體的中心坐標(biāo) 。這樣在對(duì)一幀圖像的一次掃描后，就可以得到被跟蹤物體的中心坐標(biāo)，同時(shí)處理器只需記錄較少的全局變量，在時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度上都適合嵌入式系統(tǒng)。上述方法中，只有一個(gè)跟蹤點(diǎn)就可以改變標(biāo)記框，因此如果在跟蹤過程中出現(xiàn)噪聲點(diǎn)，就會(huì)對(duì)標(biāo)記框產(chǎn)生影響。去噪的思想是：如果一個(gè)像素點(diǎn)周圍的

38、其他點(diǎn)也落在用戶輸入的RGB范圍內(nèi)，那么這個(gè)點(diǎn)就被認(rèn)為是符合要求的。(2 )行處理模式與幀處理模式不同的是，行處理模式在掃描完一行數(shù)據(jù)后就記錄下所在行中符合要求的連續(xù)點(diǎn)的最左端坐標(biāo)和最右端坐標(biāo)，不妨分別記為(XnL，YnL)和(XnR，YnR)。在一幀圖像處理完成后，會(huì)得到圖3所示的圖形 。根據(jù)得到的結(jié)果，可以計(jì)算出更多關(guān)于跟蹤物體的信息：計(jì)算區(qū)域面積。計(jì)算每條線段的長(zhǎng)度l(n)，然后將l(n)進(jìn)行累積疊加，即可獲得跟蹤區(qū)域面積值S。圖3-4行處理得到的線形圖識(shí)別物體的形狀。根據(jù)得到的每行跟蹤點(diǎn)的長(zhǎng)度，以及同一行中有幾段符合要求的連續(xù)跟蹤點(diǎn),可以得知物體從攝像頭角度看到的形狀。特別是在檢測(cè)平面

39、上線條時(shí),可以識(shí)別是否有分支這一點(diǎn)是幀處理模式無法做到的。 需要指出的是，行處理模式雖然會(huì)得到關(guān)于跟蹤目標(biāo)的更多信息，但是每行處理的方式增大了處理器的負(fù)擔(dān)，處理速度也沒有幀處理快。3.2.2 提高系統(tǒng)的工作速率目前，系統(tǒng)工作在幀處理模式下的工作速率是25幀s，作為系統(tǒng)功能的驗(yàn)證，這里采用的算法是顏色跟蹤。如果僅做純粹的圖像采集，而不做圖像處理，那么系統(tǒng)可以達(dá)到OV6620的最高工作速率，即6O幀s。而在圖像處理方面，不同的圖像處理程序效率對(duì)系統(tǒng)的工作頻率有較大的影響。下面給出在通用ARM 處理器下提高程序效率的幾個(gè)建議：內(nèi)嵌(inline)可通過刪除子函數(shù)調(diào)用的開銷來提高性能。如果函數(shù)在別的模

40、塊中不被調(diào)用，一個(gè)好的建議是用static標(biāo)識(shí)函數(shù)；否則，編譯器將在內(nèi)嵌譯碼里把該函數(shù)編譯成非內(nèi)嵌的；在for()，while()dowhile()的循環(huán)中，用“減到0”代替“加到某個(gè)值”。比如：for(1oop = 1；loop = total；loop+十)/ADD和CMP替換為：for(1oop = total；loop !： 0；loop一一) /SUBS第1種方式比較需要2條指令A(yù)DD和CMP，而第2種方式只需一條指令SUBS；避免使用大的局部結(jié)構(gòu)體或數(shù)組，可以考慮用malloc/free代替；避免使用遞歸。時(shí)序邏輯部分主要完成對(duì)圖像傳感器時(shí)序信號(hào)的識(shí)別。第四章 試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析4.1

41、 模糊PID控制在電機(jī)中的試驗(yàn)?zāi)：齈ID控制器由一個(gè)模糊控制器和PID控制器并聯(lián)組成。當(dāng)系統(tǒng)偏差較大時(shí)，模糊PID控制器的輸出主要取決于模糊控制輸出：當(dāng)系統(tǒng)偏差較小時(shí)，模糊PID控制器的輸出主要取決于PID控制輸出。對(duì)于此舵機(jī)系統(tǒng)，取切換點(diǎn)為 0.5。階躍響應(yīng)如下圖4-1和圖4-2所示。圖4-1普通PID控制階躍響應(yīng)圖4-2變速積分階躍響應(yīng)4.2 以太網(wǎng)通信試驗(yàn)數(shù)據(jù)影響以太網(wǎng)通信延遲的主要因素是站點(diǎn)數(shù)目和通信速率, 也就是說網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷是造成通信延遲的主要原因。下面通過MATLAB 軟件進(jìn)行仿真, 分析這2 個(gè)參數(shù)對(duì)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)能力的影響。4.2.1站點(diǎn)數(shù)目(N)對(duì)通信延遲的影響在工業(yè)控制應(yīng)用中,

42、站點(diǎn)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大多數(shù)為短信息幀,在基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議中,幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可為64 , 128 , 256 字節(jié)。假設(shè)以太網(wǎng)的幀長(zhǎng)度為256 字節(jié), 遠(yuǎn)方終端(RTU) 和監(jiān)控主站間以太網(wǎng)的通信速率為10Mb/ s ,傳輸介質(zhì)長(zhǎng)度為100m ,則仿真結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3 不同站點(diǎn)數(shù)目下的通信延遲圖由圖4-3 可見, 當(dāng)站點(diǎn)數(shù)目較少(少于15個(gè)時(shí)),通信延遲時(shí)間很短, 小于4ms;當(dāng)站點(diǎn)數(shù)目超過15個(gè)后,沖突會(huì)加劇,延遲時(shí)間以指數(shù)增長(zhǎng)。按照國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,對(duì)于實(shí)時(shí)性要求最高的變電站保護(hù)觸發(fā)命令,其通信延遲時(shí)間極限為4ms。因此,設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),只要把站點(diǎn)數(shù)目限制在15個(gè)之內(nèi),就能滿足監(jiān)控

43、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。4.2.2通信速率對(duì)通信延遲的影響以太網(wǎng)的通信速率在不斷提高,假設(shè)把系統(tǒng)中RTU 和監(jiān)控主站間以太網(wǎng)的通信速率提高到100Mb/s和1000Mb/s,傳輸介質(zhì)長(zhǎng)度仍為100m ,幀長(zhǎng)度為256 字節(jié), 仿真結(jié)果如圖4-4 所示。圖4-4不同通信速率下的通信延遲圖由圖4-4可見,當(dāng)以太網(wǎng)的通信延遲時(shí)間為4ms時(shí),對(duì)于10Mb/s的通信速率,同一網(wǎng)段上的站點(diǎn)可為15個(gè);對(duì)于100Mb/s的通信速率,同一網(wǎng)段上的站點(diǎn)可增到20個(gè);對(duì)于1000Mb/s的通信速率,同一網(wǎng)段上的站點(diǎn)可增到35個(gè),甚至更多。當(dāng)網(wǎng)段上的站點(diǎn)相同時(shí),1000Mb/s以太網(wǎng)的通信延遲時(shí)間比100,10Mb/s以

44、太網(wǎng)的通信延遲時(shí)間少?？梢?提高以太網(wǎng)的通信速率可滿足監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。4.2.3 改善以太網(wǎng)實(shí)時(shí)特性為了滿足監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,可采用以下2 種方法減少以太網(wǎng)的沖突延遲時(shí)間。1. 提高以太網(wǎng)通信速率。這意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕、沖突的減少、通信延遲時(shí)間的縮短。若網(wǎng)段上的站點(diǎn)數(shù)目相同, 隨著通信速率的提高, 通信延遲時(shí)間會(huì)大大縮短, 完全滿足遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。目前100 , 1000Mb/ s 以太網(wǎng)已經(jīng)投入使用, 10Gb/ s 以太網(wǎng)正在研制, 因此通過提高以太網(wǎng)通信速率來滿足監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求的方法是完全可行的。2. 采用交換式以太網(wǎng)取代傳統(tǒng)的共享式以太網(wǎng)。即在系統(tǒng)中增加交換式

45、集線器, 且集線器每個(gè)端口的工作站不超過15 個(gè), 這樣每個(gè)工作站能有10Mb/ s 帶寬, 減少?zèng)_突, 降低通信延遲時(shí)間, 滿足監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。另外, 交換式以太網(wǎng)負(fù)載較重時(shí), 可以根據(jù)IEEE 80211p 標(biāo)準(zhǔn), 給不同信息分配優(yōu)先權(quán)。緊急事件信息具有最高優(yōu)先權(quán), 不必在交換機(jī)緩沖器中排隊(duì), 優(yōu)先被傳輸。這種報(bào)文優(yōu)先級(jí)技術(shù), 使工業(yè)控制中的緊急事件及時(shí)傳輸,從而改善了以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。4.3數(shù)據(jù)結(jié)果分析本系統(tǒng)通過一系列的MATLAB仿真，可以得出：智能環(huán)保衛(wèi)士機(jī)器人工作啟動(dòng)正常，預(yù)設(shè)基本功能均能實(shí)現(xiàn)，工作偏差極小，動(dòng)作誤差基本在誤差范圍內(nèi)。并且，通過系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行特定誤差分析，得出：系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)處理算法較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性較好，處理范圍覆蓋面全，經(jīng)過更加細(xì)致的誤差分析處理后，對(duì)智能環(huán)保機(jī)器人系統(tǒng)的工作參數(shù)進(jìn)行了補(bǔ)償修改，使系統(tǒng)工作更加有效。結(jié) 束 語本文基于傳感器和單片機(jī)，利用低功耗CMOS圖像傳感器，MC9S12XEP100單片機(jī)為主控芯片，小型舵機(jī)和步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，通過軟件編程，制作了一個(gè)價(jià)