基于單片機的車牌識別設計LicensePlateRecongnitionTechnoogyBasedOnMCU中文摘要STM32單片機的車牌識別系統，我們TFT攝像驅動程序和應用程序，來及時的檢測出當前小車的車牌號碼。關鍵詞：STM32單片機 TFT液晶顯示屏 OV7670攝像頭模塊AbstractWith the development speed of the whole world, the improvementofscienceandtechnologyandthecontinuousdevelopmentofpeople'slife,alargenumberofmotorvehiclesfromallovertheworldaremoreandmoreappearinginpeople'svision.Theappearanceofmotorvehicleshasbroughtconveniencetothetrafficofthewholeworld,butatthesametime,thecongestionofroadsandthepollutionofcitiesarealsoincreasing.InChinaandeveninothercountriesaroundtheworld,itisoftenTherearecrowding,caraccidentsandallkindsofillegalactivities.Therefore, vehicle identification is very important for us. It caneffectivelycatchupwiththehitandrunvehicles,runtheredlightandoverspeeddriving.ThisdesignisalicenseplaterecognitionsystembasedonSTM32single-chipmicrocomputer.Wecanrecognizethelicenseplatenumberofeveryillegalcarbythesystem.Inthewholedesign,TFTLCDisusedtodisplaythecurrentinformation.Ov7670cameramoduleisusedforimageacquisition.Finally,somehardwareperipherals,driversandapplicationsareaddedtothecoreprocessortodetectthelicenseplatenumberofthecurrentcarintime.Keywords: STM32 single chip microcomputer LCD module目錄第一章前言 錯誤未定義書簽。課題的意義與目的 1課題的主要內容與要求 錯誤未定義書簽。課題的發展現狀與未來 錯誤未定義書簽。研究方法、步驟和措施 錯誤未定義書簽。第二章方案設計 錯誤未定義書簽。系統構成 錯誤未定義書簽。設計思路 4檢查原理 4第三章硬件電路設計 6硬件原理圖及設計圖 6電源電路 83.3STM32F103概述 8STM32F103簡單介紹 8STM32F103引腳概述 9STM32F103內部原理 10OV7670攝像頭模塊說明 10TFT液晶顯示說明 12復位電路 13第四章系統軟件設計 15系統軟件主程序 15攝像頭模塊子程序 15TFT液晶顯示子程序 17第五章車牌識別技術18第六章系統調試19第七章項目總結20參考文獻 21致謝 22PAGEPAGE1第一章前言課題的意義與目的高速公路收費、大型商場的出入停車時間以及停車費的計算等等。此選課的目的課題的主要內容與要求STM32單片機、TFTOV7060價格來完成這次課題。課題的發展現狀與未來根據整個世界的發展動態，我們可以看出早在許多年前，外國就對機器人發展就具有較大的優勢，他們起步研究較早，而且投入了大量的金錢去培養科技人員以及科技設備，所以，在研究機器人方面，我們遠遠落后于外國。國外展開了對外情報、機器人視覺、自動移動機器人導航和其他系統相關技術的研究。然而在國內，因為一些不可抗拒因素，我們對智能機器人的研究比較慢，受研究智能機器人的教育也比較慢。盡管如此，我們還是有大量的優秀人員參與智能機器人的開發。清華大學是我國最早對智能交通系統深入研究的科研機構。當我們展望未來，我們可以看出中國的自動化技術不斷地發展，越來越多的智能小車會不斷地出現與生成，這就對它的智能化、安全性具有較高的要求。我相信通過我國越來越注重科技研究，我們在此方面的技術會越來越完善。研究方法、步驟和措施硬件部分進行分析。例如單片機的挑選，攝像頭的采購等等。其中包括液晶顯示電路設計，OV7670攝像頭的電路設計等。然后根據硬件的電選擇符合單片機需求的系統軟件，并且在運用此軟件的基礎上為整個TFT液OV7670KELL5對將整個軟件部分和硬件部分結合起來，將寫好的軟件燒進單片機，然的代碼，進一步提高穩定性以及可靠性。完成作品，進行包裝。第二章 方案設計課題的意義與目的系統設計主要由硬件部分與軟件部分組成，首先先將硬件系統組裝起來，此課題所選擇STM32作為整個系統的核心處理器，再選購傳感器以及電子元器件，當所有器件準備完畢，確保所有元器件的正確與暢通，然后通過設計的電路圖，將這些硬件按照設計圖焊接起來，組成一個單片機系統。硬件部分完成之后，進行軟件方面的撰寫，這里采用KELL4軟件進行編程。電源電路OV7670攝像頭STM32F103TFT液晶顯示屏復位電路TFTSTM32連接在一起，這種OV7670攝像頭來實現車牌號碼拾取。OV7670圖像傳感器具有體積小、工作電壓低，可VGASCCB電源電路OV7670攝像頭STM32F103TFT液晶顯示屏復位電路圖2.1 系統原理圖設計思路整體的思路主要集中于攝像頭的讀取問題，利用所學習到的攝像頭有關的知識，將攝像頭的讀取只要分成五個步驟（如圖2.2）時候，很多時候可能因為光線影響和攝像機的曝光不同，可能產生車牌讀取的對比度不足的弊端。例如細節分析不到位，車牌號碼不夠突出，車輛在高時速行駛所拍攝的圖片產生變形、模糊等等問題，這些問題都會加大預處理圖像的難度。值化圖像。車牌定位：此操作是從預處理中所得到的圖像中識別車牌的圖像。號碼分割成組成車牌號碼的每個單個字符。式的車牌號碼提取出來。圖2.2 車牌號碼識別流程圖檢測原理kkk來對每個字符的大小150個字節來表示。接下來，利用取整取模的方式，將提取出來的字符與所建立好的st1st2一個字節、一個字節的相對應比較（2.3所示），然后以文本的形式輸出相似值最高的字符，通過這種檢測，我們可以順利的對車牌號碼的正確識別。圖2.3 字符比較圖第三章 硬件電路設計硬件原理圖及設計圖這次的整個硬件設計由以下 5個部分通過導線焊接而成：（ 1）選用了STM32F103單片機作為核心處理器，此單片機具有足夠多的硬件，可以為各個模塊提供引腳，并且將各個模塊的引腳與單片機的引腳相對應的連接起來，從實現提供信息給各個模塊以及從各個模塊中接受信息，實現整體的功能控制。外，此單片機還具有按鍵復位功能。（2）此次設計選用了TFT液晶顯示屏來對車牌號碼進行顯示，將引腳RST、CSRD、WR以及RS分別連接到單片機的PC8—PC12，將DB0—DB15分別連接到單片機的PB0—PB15，然后繼續連接單片機的3.3V與GND。這個顯示屏的特點是具有較高的亮度、對比度等，是一種有源矩陣液晶顯示設備。（3）用OV7670攝像頭來進行去車牌的讀取與識別，首先將相對的引腳連接至單片機的3.3V與GND，然后將D0—D7連接至單片機的此攝像頭可以比較便于將攝像頭所讀取的有效信息能都及時的傳送給單片機進行處理。（4）選用AMD1117芯片作為降壓模塊，可以將提高的5V電壓轉化為3.3V電壓穩壓電路由一個十歐的電阻以及兩個10uf的電容所組成，輸出3.3V的電壓給與攝像頭，液晶顯示屏和單片機進行供電，從而驅動整個單片機系統的正常工作。（5）LED工作指示燈模塊，可以通過燈光來顯示單片機的工作。實際操作圖如下：圖3.1 系統硬件原理圖圖3.2 系統硬件實物圖（背部）圖3.3 系統硬件實物圖（正面）電源電路本次所選用的單片機存在著一個電源電路（3.4），電源采用的是5VUSB2GND，3口引11號引腳，3號、46號也是作為電源的正極輸出，其中，電源開關的31號引腳對25GND2號GND13號引腳；5GND26號引腳作的電壓足夠供給。如需要12V或其他電壓的傳感器時，可以5V電壓升高至更好的電壓，從而進行供電。圖3.4 單片機的電源電路圖STM32F103概述STM32F103簡單介紹32ARMSTSTM32F103來越多的高級的單片機成出現。相比于STM8單片機，STM32更適于當代大學生的學習，STM32所圍繞的PAGEPAGE9行業標準ARM?CortexM32行業標準ARM?CortexM32位內核構建，并受益于與ARM處理器有關的開發工具和軟件解決方案的完整生態產業環境。在如今的資料當中，STM32的查找資料比起STM8來說，更容易查詢。STM8雖然小巧，但是該有的模塊都有，串口、AD、IIC等。STM32STM8更多，同時，STM32還具有較高精準的內部時鐘。STM32對于外部設備以及傳感器的讀取或者傳送數據比較簡單，只需要將外部設備或者傳感器通過導線連接至單片機的TX或RX當中，并且通過相對應的編譯器進行燒寫代碼即可使用。單片機作為微型計算機比較重要的一部分，我們經常稱之為單片小型計算有雙功能甚至是多功能的，這時我們就能大大減少單片機的體積問題。STM32F103的數據手冊，我們可以清楚知道當一個產品能夠正常的VssVddI/O引腳注入通用輸入/輸出的信號，但是PC13PC14PC15可接收或發射高達±3mA的信號。在GPIOs，PC13PC152MHz，最大負載為30pF。VddVssI/OIvddIvss。（如圖3.5所示）圖3.5 電流特性本設計需要通關電焊的方式，通過導線將TFT液晶顯示器以及OV7670攝像PAGEPAGE10頭與單片機連接起來，以下就是關于整個設計的相關引腳連接圖：圖3.6 相關引腳連接圖STM32F103內部原理STM32cup處理芯片——I/OSTM32F103STM32F101單片72MHz。能為所有設備提供12ADC3161PWM3、1USB1CAN2V—3.6V之內工作。STM32F103單片機是32位的MCU當中性能最強的，在控制以及通訊中具有較大的優勢，在低功耗或者低電壓的環境下非常適用。STM32沒有內部晶振，以下是STM32的介紹圖：圖3.7 STM32介紹圖OV7670攝像模塊說明11OV7670攝像頭對車牌號碼進行讀取，OV7670OV公司生1/6CMOSVGAOV7670攝像頭功能模塊由五大部分組成（3.8所示），分別是發生器；（4）656x488圖像傳感器整列；（5）SCCB通訊接口。圖3.8 OV7670功能模塊3VVGA30幀/秒，對于此設備的用戶來說，可以很好地控制它的傳輸方式、圖像質量以及數據格式等等。關于攝像頭的連接方式（3.9所以）也是非常簡單的，我們只需將攝像VCC3.3V引腳，GNDGND，REST連接GND以及將剩下的眾多引腳通過之前的硬件設計圖與單片機的引腳相對應連接起來即可使用。圖3.9 攝像頭模塊設計電路PAGEPAGE12TFTTFT本費用比較高。近些年來，電子產品的不斷更新換代，TFT它是一種工業的字符型液晶，每一個液晶像素點都是由集成在其后的薄膜晶體管進行驅動，其中利用了液晶的特性，通過不斷地更變它的電壓來控制區域顯示，從而等到我們所需要的車牌號碼數字。但是車牌號的組成不單單只有數字，還存在著符號、字母以及彩色圖像，這時的液晶屏同時還可能滿足這些需求。接下來就來介紹一下TFT液晶顯示器的連接方式及引腳作用（如圖3.10所示）圖3.10TFT液晶顯示器設計電路圖由圖我們可以看出，我們需要將BLVDD3.3VGNDGNDWRRDC11C10D[15:0]16雙向數據B0-B15引腳相連接即可使用，如下是關于此單片機的幾個重要的命令圖：表一 指令（讀ID）表二 指令（存儲訪問控制）表三 指令（頁地址設置）表四 指令（列地址設置）表五 指令（寫GRAM）表六 指令（讀GRAM）復位電路單片機的復位電路（的狀態。此單片機的復位擁有好幾種方式：返回時，發生電源復位，電源復位能夠復位除了備份區域寄存器之外的所有寄存器的狀態。系統復位（返回時，發生電源復位，電源復位能夠復位除了備份區域寄存器之外的所有寄存器的狀態。系統復位（CRS復位。①NRST引腳上的低電平（外部復位）；②獨立看門狗計數終止（IWDG復位）；③窗口看門狗計數終止（WWDG復位）；④軟件復位；⑤低功耗管理復位。備份區域復位：有兩種方式可以產生備份區域復位：一種是當電池以及電源都掉電又重新上電產生的；另一種則是軟件復位的時候設定備份區域控制寄存器中的對應位產生的。圖3.11 復位電路圖第四章 系統軟件設計系統軟件主程序KEIL4TFT液晶顯示屏初始化、OV7670攝像頭模塊初始化、串口初始化、定時器初始化以及外部中斷初始化。開始返回液晶顯示屏顯示化字符匹配液晶顯示器模塊初始化字符切割是否采集信息識別車牌區域是圖像采集二進制分化當一切準備就緒，單片機開始工作，對攝像頭模塊進行控制，攝像頭模塊帶開始返回液晶顯示屏顯示化字符匹配液晶顯示器模塊初始化字符切割是否采集信息識別車牌區域是圖像采集二進制分化圖4.1 系統軟件主程序攝像模塊子程序首先對攝像頭進行通電，進行攝像頭進行初始化，OV7670攝像頭開始工作。此次選用的攝像頭是帶FIFO芯片的。選用FIFO作為數據緩沖，便于我們采集數據。通過KEIL4開發環境編程代碼，整個流程如下：OV7670FIFO（如圖所示）：OV7670攝像頭同步接入單片機的外部中斷，等待同步信號；FIFO的寫指針；FIFO寫使能的開啟；等第二個同步信息；FIFO寫使能。同步信號激發寫使能復位寫指針等待第二個同步信息關閉寫使能圖4.2 往FIFO中寫數據FIFON多個步驟（4.3所示）：FIFO的讀指針；FIFO的讀使能；FIFO讀時鐘；讀取第一個像素高字節；FIFO讀時鐘；讀取第一個像素低字節；FIFO讀時鐘；讀取第二個像素高字節；以此類推，直到數據全部讀取完畢即可結束。復位讀指針復位讀指針激活讀使能給予時鐘讀取第一個像素的高字節.圖4.3 單片機從FIFO中讀取數據根據以上兩個步驟，可以很好地編程攝像頭模塊的子程序。TFT液晶顯示子程序當將液晶顯示器所有東西完成好之后，開始液晶顯示子程序的編程。首先將TFT液晶顯示器通好電之后，對它進行初始化的設定，進行屏幕清零以及內部存儲清零。初始化結束之后，液晶顯示屏與STM32F103單片機進行雙向通信，單片機可控制液晶顯示器的亮度以及顯示內容，將從攝像頭中所讀取的畫面經過處理在液晶顯示器中顯示出來，從而完成對車牌號碼的監控。FSMC_NORSRAMInit()等設置。將CSRDWR全部設置為推免輸出。以下是整個TFT液晶顯示器的子程序流程圖（如圖4.5所示）：液晶顯示器的初始化液晶顯示器清屏單片機對LCD寫命令FSMC_NORSRAMInit()等設置。將CSRDWR全部設置為推免輸出。以下是整個TFT液晶顯示器的子程序流程圖（如圖4.5所示）：液晶顯示器的初始化液晶顯示器清屏單片機對LCD寫命令顯示車牌號碼單片機對LCD寫數據圖4.5 液晶顯示器子程序流程圖第五章 車牌識別技術車圖、圖片預處理、車牌定位、字符切割、字符識別匹配。320*240RGB565，每個像素都有兩個字灰色圖像，同時還能大大提高了單片機對圖像采集的速率。圖片預處理：這里進行邊緣化檢測，經過二值化的處理，通過腐蝕圖像，填充圖像，形態學濾波等方式，可以慢慢得到相當接近于正確車牌號碼的位置。車牌定位：通過上面的預處理步驟之后，可以發現車牌位置處有明顯的長方形圖案，根據這個圖案從而可以得知車牌的準確位置，分別確定車牌行與列的起始以及終止位置，進一步的合并獲取車牌的行列位置。8個字符，這樣的切割比較準確。當然，字符切割在整個車牌識別技術中屬于承上啟下的作用，為車牌字符匹配完成重要一步。字符一一進行字符匹配，字符識別準確的最重要的是先將模塊庫合理的建立起字相應組成。此時我們需要建立十個阿拉伯數字A-Z，以及15個左右，得知車牌定碼給予顯示出來。第六章 系統調試由于本次設計運用了焊接的技術，所以進對其焊接進行調試。首先準備好電烙鐵以及所有電焊材料，根本上述所設計好的硬件電路圖，對整個系統進行焊接STM32單片機、TFTOV7670攝像頭設計合適的位置。安放完成之后，首先先將單片機與液晶顯示器通過用導線的方式KEIL4STM32單片TFT3..3VGND再觀察剩余的引腳是否連接正確，確保整個電路不出現短路的現象，一步一步的找出問題所在，并且解決。OV7670攝像機的使用情況，與檢查顯示器的原理相同，OV7670顯示器與單片機通過導線的方式相連接起來，因為我找到解決攝像頭穩定性的方法去完成這次設計。PAGEPAGE20第七章 總結本次的設計論文主要說明了基于STM32 單片機的車牌識別技術監測以及對整個設計系統的思路，還包括了各個硬件以及其處理芯片的相關資料和使用方法。從一開始做這個設計的時候，就已經有了很多自己的想法以及所希望達到的目的，無論是硬件方面的焊接還是軟件方面的編程，所遇到的困難都不小，但最終都可以一一的破解它們。對于硬件方面，最為重要的就是單片機的使用，它可以說是作為整個系統設計的靈魂要很全面的連接單片機的芯片引腳功能等等再接下來就是各個傳感器的學習，翻查各大網頁對傳感器進行了解，瀏覽它們與本設計相關聯的資料、傳感器芯片的優缺點以及各個引腳的使用方法。對于任何設計，都需要耐心的去排查所出現的問題，并且想辦法去解決它們，例如發現液晶顯示器怎么都沒有顯示的畫面以及背光的反應，通過仔細的排查，才發現原來單片機與顯示器的某個引腳連接錯誤，我們從上述焊接的實際情況可以看出，當發現是焊接錯誤時其實排查起來是很困難的但只要我們細心便可達到目的本次所設計的產品具有很大的優點，采取了模塊化的設計思路，從而將單片讓我們有充足的時間去更換所需更換的設備，從而確保每個部分都是完好的，很好地保護著整個系統設計的安全性、完整性以及穩定性。參考文獻.[J]