【DIY】基于OpenMV的STM32追球小车
2024-04-21 09:40:06
目录：
- 总体设计
- 1.基础硬件DIY设计
- 1）整体原理图
- 2）PCB电路
- 2.OpenMV简单识别程序设计 与 STM32控制程序设计
- 1）OpenMV简单识别程序设计【microPython】
- 2）STM32控制程序设计 【C语言】
- ①对OpenMV发送的数据包进行解析
- ②小车的简单PID控制
- ③系统状态设定
- 3.效果展示
- 1）整体效果图
- Github项目地址、设计下载
本帖相关分享资料整理【程序+原理图-手工PCB】，最后有下载链接
注：本文仅用于学习交流分享，[若有不妥之处，请指正，感谢]
关键词：【OpenMV】【颜色识别】【PID】【STM32】
最后面有程序与原理图PCB分享
用到的工具有：
- openMV IDE
- Keil 5 编译器
- Altium Designer
实现的小功能有：
①设别颜色小球，并自动追寻小球
②简单测试与颜色小球的粗略距离，并且在小球10cm处停车
③按键调节PID参数以及调节识别的颜色
总体设计
1.基础硬件DIY设计
2.openMV简单识别程序设计 与 单片机控制程序设计
3.效果展示
1.基础硬件DIY设计
电路硬件：
[MCU] STM32F103C8T6最小系统板
[稳压电源]【L7805】 7.2V稳压5.0V 【AMS1117-3.3】5.0V稳压3.3V
[外围电路] 按键、蜂鸣器、OLED、干簧管
1）整体原理图
2）PCB电路
2.OpenMV简单识别程序设计 与 STM32控制程序设计
1）OpenMV简单识别程序设计【microPython】
识别小球颜色并通过串口定时发送小球坐标与距离的数据包
#2018.8.2 【microPython】
import sensor, image, time , pyb
from pyb import UART
from pyb import Timer
from pyb import LED
import jsonled = pyb.LED(3) # Red LED = 1, Green LED = 2, Blue LED = 3, IR LEDs = 4.
thresholds = [(27, 67, 19, 91, 45, 76), # 红色#(21, 75, 3, -38, 34, 68), # 绿色(27, 90, -3, -28, 31, 125),(0, 30, 0, 64, -128, 0)] # generic_blue_thresholds
threshold_index = 1 # 0 for red, 1 for gre9en, 2 for bluesensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA) #320*240
sensor.skip_frames(time = 100)
sensor.set_auto_gain(False) # must be turned off for color tracking
sensor.set_auto_whitebal(False) # must be turned off for color tracking
clock = time.clock()
uart = UART(3, 115200)
uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1, timeout_char=1000) # 使用给定参数初始化def tick(timer): # we will receive the timer object when being calledglobal dataif blobs:print("Find")print('you send:',output_str)uart.write(data)tim = Timer(4, freq=10) # create a timer object using timer 4 - trigger at 1Hz
tim.callback(tick) # set the callback to our tick functiondef find_max(blobs):max_size=0for blob in blobs:if blob[2]*blob[3] > max_size:max_blob=blobmax_size = blob[2]*blob[3]return max_blobdef Uart_Receive(): #UART接收 改变框小球的颜色阈值global threshold_indexif uart.any():temp_data = uart.readchar()if temp_data==0: #红色threshold_index=0print(temp_data,threshold_index)elif temp_data==1:threshold_index=1print(temp_data,threshold_index)while(True):clock.tick()img = sensor.snapshot()Uart_Receive()blobs = img.find_blobs([thresholds[threshold_index]])if blobs:max_blob = find_max(blobs)b = max_blob[0] #方框元组L = (max_blob[2]+max_blob[3])/2l=int(1000/L)#x_error = max_blob[5]-img.width()/2 #求横向偏差x_error = max_blob[5]-img.width()/2img.draw_rectangle(max_blob[0:4]) # 画矩形img.draw_cross(max_blob[5], max_blob[6]) # 画十字#发送 小球的(x,y,l,n)#x为横坐标，y为纵坐标，l为粗略的距离，n为小球颜色(0：红 1：绿)output_str="%d,%d,%d,%d" % (max_blob.cx(),max_blob.cy(),l,threshold_index) #10进制字符包checkout=0xAA+0x55+0x07+int(max_blob.cx()/2)+max_blob.cy()+l+threshold_indexdata = bytearray([0xAA,0x55,0x07,int(max_blob.cx()/2),max_blob.cy(),l,threshold_index,0x00,0x00,checkout])#转成16进制#uart.write(data)time.sleep(1)led.on()else:print("NO FIND")data = bytearray([0xAA,0x55,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x06])uart.write(data)led.off()
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图3 抓取到绿色小球
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图4 抓取到红色小球
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2）STM32控制程序设计 【C语言】
①对OpenMV发送的数据包进行解析
void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{uint8 i=0,j=0;if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {//接收中断control_data[data_number]=USART_ReceiveData(USART1);data_number++; if(data_number<(MAX_DATA_LENS+4)) { //定义数据长度未包括包头和包长3个字节,+4if(control_data[0]==0xaa)//数据包包头字节{if(data_number>3){if(control_data[1]==0x55){ if(data_number>=(control_data[2]+3)) {//接收完数据包（第三个字节为数据长度，数据长度不包含开头和校验字）for(i=0;i<=(data_number-2);i++) {j +=control_data[i];}if(j==control_data[data_number-1]) //判断校验是否成功{j=0;recv1_data_ok=1; //接收到正确完整数据包标志位置 }else{recv1_data_ok=0;}j=0;data_number=0; }}else{recv1_data_ok=0;data_number=0;}}}else{ recv1_data_ok=0;data_number=0;}}else{recv1_data_ok=0;data_number=0;}} }
②小车的简单PID控制
#include "my_include.h"extern CAR_STATUS_e car_mode;
extern moty_duty run_duty;
extern u8 control_data[MAX_DATA_LENS];
extern float C_P; //cameraP
extern float C_D; //cameraD
extern int16 ser_duty;
extern int16 x_error;
extern int16 last_x_error;
extern uint8 ball_colcor;
extern uint8 BEEP_ON_OFF;extern uint8 out_edge;//出界void Car_mode_control()//小车简单控制逻辑单元
{if(control_data[3]<50 && control_data[3]!=0) //左出界{out_edge=Left;}else if(control_data[3]>110 && control_data[3]!=0) //右出界{out_edge=Right;}//--------------------车位状态判断-----------------//if(out_edge==Left && control_data[4]==0 && control_data[5]==0){car_mode=finding_L;}else if(out_edge==Right && control_data[4]==0 && control_data[5]==0){car_mode=finding_R;}else if (control_data[3]>0 && control_data[4]>0 && control_data[5]>0){car_mode=run;}if(control_data[5]<=12 && control_data[5]>=3){LED1=0;car_mode=stop;}else {LED1=1;}if(Boma4==0)//强制菜单{car_mode=stop;}//寻找小球的 色号（0为红，1为绿） if(Boma3==0){BEEP_ON_OFF=OFF;}else {BEEP_ON_OFF=ON;}
}void PWM_updata()//速度控制中心
{if(car_mode == run){TIM_SetCompare1(TIM1,run_duty.Speed_Duty_R); //右为 TIM1 CH1TIM_SetCompare4(TIM1,run_duty.Speed_Duty_L); //左为 TIM1 CH4}else if(car_mode == finding_R){TIM_SetCompare1(TIM1,1400); //右为 TIM1 CH1TIM_SetCompare4(TIM1,1400); //左为 TIM1 CH4}else if(car_mode == finding_L){TIM_SetCompare1(TIM1,1500); //右为 TIM1 CH1TIM_SetCompare4(TIM1,1500); //左为 TIM1 CH4}else if(car_mode == stop){TIM_SetCompare1(TIM1,0); //右为 TIM1 CH1TIM_SetCompare4(TIM1,0); //左为 TIM1 CH4}
}void PD_control()
{last_x_error=x_error;x_error=control_data[3]-80;ser_duty = C_P*x_error-C_D*(last_x_error-x_error);run_duty.Speed_Duty_R=1550-ser_duty;//正为正转run_duty.Speed_Duty_L=1350-ser_duty;//左边FTM波//限幅 run_duty.Speed_Duty_L=run_duty.Speed_Duty_L<1300?1300:run_duty.Speed_Duty_L;run_duty.Speed_Duty_L=run_duty.Speed_Duty_L>1600?1600:run_duty.Speed_Duty_L;//右边FTM波//限幅 run_duty.Speed_Duty_R=run_duty.Speed_Duty_L<1300?1300:run_duty.Speed_Duty_R;run_duty.Speed_Duty_R=run_duty.Speed_Duty_L>1600?1600:run_duty.Speed_Duty_R;}
③系统状态设定
typedef struct D //速度结构体
{int16 Speed_Duty_L;int16 Speed_Duty_R;
}moty_duty;typedef enum //枚举小车简单状态
{finding_R=4,finding_L=3,run=2,stop=1,error=0,
}
CAR_STATUS_e; //车子状态 typedef enum
{mode_ON_OFF=0,car_run=1,flash=2, picture=3,}
MENU_LIST_e; //OLED菜单3.效果展示
DESIGN
May 31 12:00 June 12:00 Tue 02 12:00 Wed 03 12:00 Thu 04 12:00 部分功能验证 原理图 PCB 程序设计 小车整体搭建 设计制作步骤
1）整体效果图
OLED页面设计
OELD可通过拨码开关切换页面
①在OLED上显示小球的实时坐标【x,y】以及距离 l
② 显示小球在摄像头中的坐标并在屏幕上用“x”表示出来
调试界面
预留五个调试按键
①可调节PD参数
②切换追踪小球颜色阈值
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图1 小车整体效果图
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图2 小车整体效果图
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附【Download】：
程序+硬件（原理图+PCB）：
Github项目地址、设计下载
Dwfish 淹死的鱼 2018.1
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