<div> <p style="line-height:1.8;">注：* 为必填项</p> <p style="line-height:1.8;"><strong><span style="color:#0093e6;">请在报名阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr> <p>本项目构建了一个集成了视觉、语音控制和嵌入式技术的智能激光打靶云台系统。</p> <p>其核心功能是让云台能够“看见”、“听懂”并“击中” 目标。具体实现的功能如下：</p> <p>自动目标追踪：OpenMV摄像头作为“眼睛”，实时识别并追踪预设的特定目标，通过算法计算出目标在画面中的坐标。</p> <p>实时云台控制：OpenMV将目标坐标通过串口发送给STM32主控制器。STM32作为“大脑”，根据这些坐标数据，通过PID等控制算法驱动两个舵机（俯仰和偏航）组成的云台，使激光点始终对准目标，实现平滑、准确的自动追踪。</p> <p>精准激光打击：STM32控制一个继电器模块，作为激光器的“开关”。系统可以在自动模式下在锁定目标后自动发射激光，或在手动模式下通过指令控制激光的开启与关闭，模拟打靶效果。</p> <p>多模态人机交互：</p> <p>语音控制：集成ASRPRO语音识别模块，用户可以通过简单的语音命令（如“开始追踪”、“停止”、“发射激光”）来控制整个系统的运行状态，提升了操作的便捷性和科技感。</p> <p>信息显示：OLED显示屏实时显示系统状态信息，如当前模式、目标坐标、舵机角度、激光状态等，方便用户监控。</p> <p>声光指示：LED灯和蜂鸣器提供清晰的系统状态反馈。例如，灯亮表示系统上电，蜂鸣器鸣叫表示目标丢失或收到语音指令，增强了系统的交互性。</p> <p>稳定电源管理：采用12V航模电池供电，通过两个高效的降压模块分别产生6.5V和5V电压，为舵机云台和核心控制电路提供独立、稳定、无干扰的电源，确保系统稳定运行。</p> <p> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*2、项目属性</h3> <hr> <p><strong>首次公开状态</strong>：本项目为首次公开</p> <p><strong>获奖情况</strong>：截至目前，项目尚未参与任何正式比赛或评奖活动</p> <h3 style="line-height:1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;">Public Domain</p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><strong><span style="color:#0093e6;">请在竞赛阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr> <p><strong>实现原理与机制：</strong><br>本系统的硬件核心是“感知-决策-执行” 闭环。</p> <p>感知层：OpenMV摄像头持续捕获图像，运行视觉算法识别目标，并输出其中心点的(X, Y)坐标。</p> <p>决策层：STM32F103等主控芯片接收坐标数据。它将屏幕坐标转换为舵机需要转动的角度，并运用控制算法（如PID）计算出精确的PWM信号以驱动舵机。同时，它解析来自ASRPRO的语音指令，管理OLED显示、LED和蜂鸣器。</p> <p>执行层：</p> <p>云台：两个舵机分别负责水平（偏航）和垂直（俯仰）方向的运动，带动激光头指向目标。</p> <p>激光：STM32通过GPIO输出高低电平控制继电器闭合与断开，从而控制大功率激光模组的供电回路。</p> <p>交互：OLED、LED、蜂鸣器执行主控的显示和提示命令。</p> <p> </p> <p style="line-height:1.8;"><strong>系统连接图：</strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZXuAoAMWxy7RJQhWJvidl3mk1g5WG4mm8iCO7v5n.png" width="705" height="498" alt="ZXuAoAMWxy7RJQhWJvidl3mk1g5WG4mm8iCO7v5n.png"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h4><strong>硬件清单与注意事项：</strong></h4> <div> <div> <div> </div> </div> <table> <tr> <th>模块</th> <th>关键参数/型号</th> <th>备注与注意事项</th> </tr> <tr> <td>主控制器</td> <td>STM32F103C8T6 (核心板)</td> <td>资源丰富，性价比高。注意IO口的分配，避免冲突。</td> </tr> <tr> <td>视觉模块</td> <td>OpenMV H7 Plus (或OpenMV4)</td> <td>处理能力更强，帧率更高，识别更稳定。</td> </tr> <tr> <td>语音模块</td> <td>ASRPRO</td> <td>需提前烧录指令词条，使用串口与STM32通信。</td> </tr> <tr> <td>云台舵机</td> <td>2x 舵机 (如MG996R)</td> <td>注意：云台舵机供电电压为6.5V，需使用独立的降压模块，避免与逻辑电路（5V）共用，防止电机干扰导致单片机复位。</td> </tr> <tr> <td>激光模块</td> <td>带驱动板的大功率激光头</td> <td>安全第一！ 必须连接继电器控制，切勿直视激光，操作时需佩戴防护眼镜。</td> </tr> <tr> <td>显示模块</td> <td>0.96寸 I2C OLED</td> <td>I2C地址通常为0x3C或0x3D，需在代码中确认。</td> </tr> <tr> <td>电源输入</td> <td>12V 航模电池</td> <td>保证容量足够，带载能力满足所有模块需求。</td> </tr> <tr> <td>降压模块1</td> <td>降压模块 (12V to 6.5V)</td> <td>仅用于云台舵机，输出电流需大于两个舵机堵转电流之和。</td> </tr> <tr> <td>降压模块2</td> <td>降压模块 (12V to 5V)</td> <td>为STM32、OpenMV、OLED、ASRPRO等逻辑电路供电。</td> </tr> <tr> <td>其他</td> <td>继电器模块、LED、蜂鸣器、电阻、杜邦线、洞洞板/PCB</td> <td>连接LED需串联限流电阻（220Ω-1kΩ）。</td> </tr> </table> </div> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;"> 注：请前往<span style="text-decoration:underline;"><a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> </span>生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*5、软件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><strong>系统流程图：</strong></p> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QNrouSc7BsNHmbA6NXfTf60p7Ezvvf4HeBzcT7hC.png" width="496" height="692" alt="QNrouSc7BsNHmbA6NXfTf60p7Ezvvf4HeBzcT7hC.png"></p> <p><strong>功能模块框图：</strong><br>OpenMV端 (MicroPython)</p> <p style="padding-left:40px;">main.py：主程序</p> <p style="padding-left:40px;">sensor模块：图像采集与预处理（镜头畸变校正）</p> <p style="padding-left:40px;">image.find_blobs()：色块识别算法</p> <p style="padding-left:40px;">find_max()：寻找最大色块函数</p> <p style="padding-left:40px;">UART通信：数据打包与发送</p> <p>STM32端 (C语言)</p> <p style="padding-left:40px;">应用层</p> <p style="padding-left:40px;">main.c：系统初始化与OLED显示</p> <p style="padding-left:40px;">驱动层</p> <p style="padding-left:40px;">usart.c/h：串口通信驱动</p> <p style="padding-left:40px;">USART2_IRQHandler()：OpenMV数据接收中断</p> <p style="padding-left:40px;">Data_test()：数据包校验函数</p> <p style="padding-left:40px;">Servo.c/h：舵机PWM驱动</p> <p style="padding-left:40px;">PWM_SetCompare_x/y()：设置舵机角度</p> <p style="padding-left:40px;">timer.c/h：定时器中断配置</p> <p style="padding-left:40px;">TIM2_IRQHandler()：PID控制周期定时</p> <p style="padding-left:40px;">oled.c/h：OLED显示驱动</p> <p style="padding-left:40px;">算法层</p> <p style="padding-left:40px;">pid.c/h：PID控制算法实现</p> <p style="padding-left:40px;">apply_deadband()：死区处理函数</p> <p style="padding-left:40px;">PID_x(), PID_y()：位置式PD控制器</p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p><strong>关键算法解释：</strong><br>1. 视觉识别算法 (OpenMV端)</p> <p>基于颜色的目标识别：使用find_blobs()函数在RGB色彩空间中找到符合预设颜色阈值red_threshold_01的连通区域。</p> <p>最大色块筛选：通过find_max()函数从所有识别到的色块中选择像素面积最大的一个，避免多个干扰点的影响。</p> <p>镜头畸变校正：使用lens_corr(1.8)函数校正鱼眼镜头产生的图像变形，提高坐标测量的准确性。</p> <p>2. 串口通信协议</p> <p>自定义数据帧格式：[0xA3, 0xB3, X坐标, Y坐标, 0xC3]</p> <p>三重校验机制：</p> <p>帧头1校验 (0xA3)</p> <p>帧头2校验 (0xB3)</p> <p>帧尾校验 (0xC3)</p> <p>数据合理性检查：在STM32端检查坐标值是否在有效范围内（X≤320, Y≤240）</p> <p>3. 位置式PD控制算法</p> <p>控制原理：输出 = Kp × 当前误差 + Kd × 误差变化率<br>死区处理：apply_deadband()函数在误差小于2.5像素时输出为0，避免舵机在目标点附近微小抖动，提高稳定性。</p> <p>参数特点：</p> <p>使用PD控制而非完整的PID，省略了积分项I，避免积分饱和和超调</p> <p>X、Y轴使用不同的PD参数，适应两个舵机不同的机械特性和负载</p> <p>Kd（微分）参数有效抑制了系统振荡，使云台运动更加平滑</p> <p>4. 中断驱动的系统架构</p> <p>串口接收中断：确保及时响应OpenMV发送的坐标数据，不阻塞主程序</p> <p>定时器中断：以固定频率（如100Hz）执行PID计算和舵机控制，保证控制周期的稳定性</p> <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <p><strong>调试技巧与参数整定：</strong><br>PID参数调试步骤：</p> <p>先调P参数：将Kd设为0，逐渐增大Kp直到云台开始快速响应但出现轻微振荡</p> <p>再加入D参数：逐渐增大Kd直到振荡被有效抑制，运动变得平滑</p> <p>微调死区：根据实际需求调整DEADZONE值，平衡精度和稳定性</p> <p>常见问题排查：</p> <p>目标丢失：检查OpenMV颜色阈值，优化光照条件</p> <p>云台振荡：降低Kp或增大Kd参数，增加死区值</p> <p>响应迟钝：增大Kp参数，减小死区值</p> <p>通信异常：检查串口波特率设置和数据包校验逻辑</p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/5xGFKdu79oaHbKrzRaRkpF9Z7P7mS1z2RHtYJNoO.png" alt="5xGFKdu79oaHbKrzRaRkpF9Z7P7mS1z2RHtYJNoO.png"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注：项目涉及的BOM清单。在<span style="text-decoration:underline;"><a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> </span>生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 </span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;">logo在右上角<img src="//image.lceda.cn/pullimage/MKvJ9drVpDLWZyp2Uw62r8YVvwM8i0VeFQ0gSYuE.jpeg" width="629" height="588" alt="MKvJ9drVpDLWZyp2Uw62r8YVvwM8i0VeFQ0gSYuE.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">点击zip下载大赛logo标识！ <span style="text-decoration:underline;"><a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a></span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ＞</a></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> </div>