测控技术与仪器毕业设计-1.3万字基于红外传感的手动作识别及无线小车控制

1、扬州大学本科生毕业设计（论文） 本科生毕业论文 毕业论文题目 基于红外传感的手动作识别及无线小车控制 学 生 姓 名 李闪闪 所 在 学 院 能源与动力工程学院 专业及班级 测控技术与仪器 测控2202 指 导 教 师 李肖肖 完 成 日 期 2022年5月22日 摘要设计了一种基于Kinect摄像头的手势识别及无线小车控制实现方案。该方案以PC机作为手势测量与识别的计算中心，将与PC机USB接口相连的Kinect摄像头作为RGBD数据的采集部件，能够实时测量操作员的双手位置；在利用手位置定义手势的基础上，将手势识别结果用于无线小车的运动控制；小车采用STC89C52RC单片机作为控制器，以无线收发模块CC1101实现与上位机（PC机）的通讯，接收上位机的小车运动控制指令；利用Visual Studio 2010编写了上位机程序以及程序界面，双手位置以及小车状态能够在程序界面上实时显示。本论文的内容安排如下：首先介绍了本设计用到的STC89C52RC单片机、Kinect摄像头、无线模块CC1101、电机驱动模块L298N、串口模块MAX232等硬件设计，接着介绍了下位机(STC89C5

2、2RC单片机)初始化、定时、发送接收程序及其相应的程序框图，最后介绍了Visual Studio开发环境、骨架数据流获取、通信等程序以及WPF界面。总体设计基本符合课题要求，上位机界面可以直观地反映双手位置以及小车状态。关键词：Kinect 传感器 Visual Studio 2010 STC89C52RC 无线AbstractDesign of a type of program for gesture recognition and a wireless control car by Kinect, relies on a PC as the computing center of measurement and recognition of gesture, relies on Kinect Sensor connected with USB interface for PC as RGBD data acquisition unit, and could get real-time measurement of position of the operators hands.

3、On the basis of determining gesture by using position of hands, gesture recognition results are used to control the movement of the wireless car. The car uses a STC89C52RC microcontroller as the controller, uses two CC1101 modules to implement communication with the host computer (PC) and to receive motion control commands instructions from PC, and design program and program interface with Visual Studio 2010, which can real-time display position of hands as well as status of the car in the progr

4、am interface.The paper is organized as follows: hardware used in this design is firstly introduced included STC89C52RC microcontroller, Kinect Sensor, wireless module CC1101, motor drive module L298N, serial module MAX232, etc. Secondly initialization, timing, sending and receiving procedures and the corresponding block diagram of the next crew (STC89C52RC MCU) follow. Finally, it introduces the Visual Studio development environment, skeletal data stream, communication program and WPF interface.

5、 Basically in line with the overall design requirements of the subject, PC interface can visually display the position of hands and the state of the car.Keywords: Kinect Sensor Visual Studio 2010 STC89C52RC wirelessII目录摘要IAbstractII1引言11.1概述11.2国内外技术及其发展趋势11.3课题介绍22系统总体方案设计32.1 系统硬件总体设计32.2 系统软件总体设计33硬件设计53.1 下位机硬件原理图53.2 电机驱动模块53.2.1 L298N简介53.2.2 L298N硬件设计83.3 无线通信模块93.3.1无线通信模块CC1101简介93.3.2 CC1101硬件设计93.4 直流减速电机113.4.1 直流减速电机简介113.4.2 直流减速电机硬件设计113.5 Kinect摄像头123.5.1 Kinect摄像头简介123.5.2 Kinec

6、t硬件123.6 单片机单元133.6.1 单片机单元硬件设计133.6.2 STC89C52RC单片机简介133.7复位、晶振单元163.7.1 复位电路163.7.2晶振电路163.8 串口通信模块MAX232173.8.1 MAX232芯片简介173.8.2 MAX232通信接口电路174软件设计194.1 下位机主程序194.1.1 下位机主程序流程图194.2 定时中断服务程序204.2.1 程序流程图204.3 初始化程序214.3.1 程序流程图214.4 发送程序224.4.1 程序流程图224.5 接收程序234.5.1 程序流程图235 基于Visual Studio 2010的上位机设计255.1 Visual Studio简介255.2 C#简介255.3 Kinect for Windows SDK简介265.4 WPF简介265.5 上位机程序的设计265.5.1 上位机XMAL程序265.5.2 命名空间275.5.3 骨架数据流采集程序285.5.5 控制指令程序295.5.5 通信程序316 试验过程及结果346.1 系统实物图346.2 实验过程35

7、6.3 实验结果357 小结367.1 设计和调试过程中遇到的问题及解决办法367.2 心得体会36致谢38参考文献39391引言1.1概述 近年来，随着电子技术的飞速发展，无线遥控已被广泛应用到日常生活及工业控制当中，成为测控技术现代化必不可少的重要工具。遥控小汽车是上世纪提出的一种新型小车，遥控小汽车可以在军事侦察、反恐、防污染等各种高污染高危险的环境代替人的工作，因此它有广阔的应用前景。而且，遥控小汽车具有成本低，体积小，以及生存能力强等特点。由于其应用场合特殊，所以要求这类小车重量轻、体积小、能耗低，实时性好，操作使用可靠。 随着人们生活水平的不断提高,小型系统应用中，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中遥控小车就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人娱乐更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计采用STC89C52RC单片机。89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMO

8、S产品。89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。1.2国内外技术及其发展趋势 工业无线遥控小车起源于美国，由于政府对小车的研发资助以及相关技术的推动作用，日本、美国、德国等工业大国在智能无线小车技术上占据着明显优势。我国的无线遥控小车研究开发工作始于2O世纪70年代末。经过2O多年的发展，国内在应用、研究方面已经发展得比较好。但是，与各发达国家相比，还存在一定的差距。我国的无线遥控小车研究开发工作始于2 0世纪70年代末在国家“863”、“973”、“九五攻关”等高技术发展计划的重点支持下取得了重大发展。从上世纪80年代开始国内已开始大范围地进行有关无线遥控小车的研究。以清华大学、上海交通大学中国科学院等科研院所为代表重点对无线遥控小车基础技术进行研究诸如无线遥控小车机构的运动学、动力学分析与综合无线遥控小车运动的控制算法多传感器控制系统遥控操作技术等均取得长足进展。无线遥控小车领域发展近几年有如下趋势：1、无线遥控小车性能不断提高，而单片机价格不断下降。2、机械结构向模块化、可重构化发展；器件集成度提高。3、无线遥控小车控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化。1.3课题介绍本课题是基于Kinect摄像头来对无线小车进行控制的，Kinect摄像头可以采集用户姿态使用户可以用简单的动作来控制小车的行进，相较其他的无线小车使用起来更为简单便捷，操作也更加直观。小车通过无线模块CC1101进行数据传输，以保证小车能够在一个足够大的活动范围内受到控制。CC1101的低功耗以及高灵敏度使得小车可以稳定行驶足够长的时间。小车使用STC89C52RC单片机进行控制，不仅简化了小车结构，同样也方便了小车与PC机之间的通信。而且通过对STC89C52RC中定时器的使用，实现了小车丢失信号后自行停止的功能。2系统总体方案设计

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