面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

I 題目面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)PAGEI摘要近年來，在科學技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)融入人們的生活之中，一切的行為信息都可以通過數(shù)據(jù)存儲和分享等，人們已經(jīng)生活在以數(shù)據(jù)為中心的環(huán)境中，通過智能硬件收集并處理信息，將處理后的信息展示在人們眼前。智能技術(shù)的快速發(fā)展使我們的生活進入到智能時代。本設(shè)計面向單片機的圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，通過藍牙通信通道，使用單片機來控制和連接安卓手機相機系統(tǒng)，同時通過手機應(yīng)用，實現(xiàn)拍照和傳輸圖像并顯示在單片機LCD屏幕上的目的。本設(shè)計采用的單片機是德州儀器（TI）推出的Cortex-M4單片機，型號為EK-TM4C1294XL。藍牙異步串口模塊采用CSR?BluetoothTM2.0核心芯片BC417設(shè)計。運用了按鈕控制、蜂鳴器控制、TFTLCD液晶屏開發(fā)、圖像二值化處理、圖像縮放、藍牙通信等技術(shù)，涉及到CCSM4開發(fā)，安卓SDK開發(fā)，安卓NDK開發(fā)等，使用opencv函數(shù)實現(xiàn)不同圖像效果呈現(xiàn)。本設(shè)計充分利用單片機的性能好、體積小、價格優(yōu)的特點，以及智能手機普及的現(xiàn)狀，實現(xiàn)安卓系統(tǒng)和單片機之間的相機控制、拍照、圖像處理、圖像傳輸、圖像顯示的功能。本設(shè)計的開發(fā)，能夠以低成本的方式，實現(xiàn)智能化硬件之間的相互控制，為智能化家居生活提供一個方面的解決方案，并且充分利用與生活相關(guān)的智能手機和智能硬件，實現(xiàn)智能化的交互動作，提升人們的生活品質(zhì)。關(guān)鍵詞：藍牙，遠程控制，單片機，安卓系統(tǒng)，圖像傳輸，opencvAbstractInrecentyears,onthebasisoftherapiddevelopmentofscienceandtechnology,theInternethasintegratedintoourlife.Allthebehavioroftheinformationcanbethroughthedata-storageanddata-sharing.Peoplehavebeenlivinginadata-centricenvironment.Wecancollectandprocessinformationbytheintelligenthardware,andthenshowtheprocessedinformationtous.Therapiddevelopmentofsmarttechnologymakesourlifeintotheintelligentera.Thedevise,fortheimagetransmissionsystemdesignandimplementationofmicrocontrollers,viaBluetoothcommunicationchannel,usesmicrocontrollerstocontrolandconnecttheandroidmobilephonecamerasystem.weachievetheaimthatpicturesandimagesdisplayontheTFTLCDscreen.Thisdevise’smicrocontrolleristhelaunchedCortex-M4microcontrollerbyTexasinstruments(TI)andmodelnumberisEK-TM4C1294XL.BluetoothasynchronousserialportmoduleusesthedesignofCSRBluetoothTM2.0corechipBC417.Thedeviseappliestechniquesofthebuttoncontrol,buzzercontrol,TFTLCDscreenimagedevelopment,binarizationimageprocessingtechniques,imagescalingandbluetoothcommunication.ItinvolvesthedevelopmentofCCSM4,androidSDKdevelopment,andandroidtheNDKdevelopment,andusesopencvfunctiontopresentdifferentgraphics.Thisdevisemakesfulluseofthemicrocontrollers’advantagesofgoodperformance,smallvolumeandreasonableprice,andalsoutilizesthefactofthepopularizationofthesmartphonetoachievefunctionsofcameracontrolling,takingphotos,handlingimage,transmittingimage,anddisplayingimagebetweenandroidandmicrocontrollers.Thedevelopmentofthedevisecanrealizetheinteractingcontrolbetweentheintelligenthardwareinalowcostform.Inaddition,itmakesfulluseofsmartphonesandintelligenthardwarewhicharerelatedwithourlifetorealizetheintelligentinteractiveactionandimprovepeople'squalityoflife.Keywords：bluetooth，telecontrol，microcontrollers，android，imagetransmission，opencv目錄TOC\o"1-3"\f\u摘要 IAbstract I第一章緒論 11.1 研究背景 11.2 研究意義 11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及難點 21.4 本文的研究內(nèi)容 41.5 本文的組織結(jié)構(gòu) 61.6 本章小結(jié) 6第二章總體設(shè)計 72.1 面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)總體設(shè)計 72.1.1 單片機概要設(shè)計 82.1.2 軟件APP概要設(shè)計 92.2 開發(fā)環(huán)境 104.2.1 軟件環(huán)境 104.2.2 硬件環(huán)境 102.3 主要開發(fā)語言 102.4 本章小結(jié) 11第三章單片機系統(tǒng)詳細設(shè)計 123.1 單片機設(shè)計詳細概述 123.1.1 單片機選擇方案 123.1.2 電路控制方案 143.1.3 CCSM4底庫開發(fā) 153.1.4 TFTLCD液晶屏開發(fā) 173.1.5 蜂鳴器 193.1.6 控制器 203.2 藍牙通訊 213.3 安卓手機選擇 243.4 本章小結(jié) 25第四章軟件APP詳細設(shè)計 264.1 APP設(shè)計概述 264.1.1 Android系統(tǒng)簡介 264.1.2 Android系統(tǒng)架構(gòu) 274.1.3 Android開發(fā)環(huán)境搭建與工程建立 284.2 APP軟件主要功能實現(xiàn) 294.2.1 藍牙功能 294.2.2 圖像二值化處理 304.3 Opencv簡介 314.4 本章小結(jié) 33第五章系統(tǒng)測試與實現(xiàn) 345.1 系統(tǒng)測試 345.1.1 功能原理 345.1.2 Android軟件APP功能 385.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) 395.3 本章小結(jié) 42第六章總結(jié) 436.1完成的工作 436.2存在的問題及下一步工作 436.3前景展望 43參考文獻 45致謝 47附錄 48附錄1畢業(yè)設(shè)計文獻綜述 48附件2畢業(yè)設(shè)計開題報告 48附件3畢業(yè)設(shè)計外文翻譯（中文譯文與外文原文） 48圖目錄TOC\c"圖"圖21系統(tǒng)框架示意 7圖22實物系統(tǒng)展示圖 8圖23單片機系統(tǒng)實物照片 9圖31Cortex-M4單片機 13圖32管腳復(fù)用明細其一 13圖33管腳復(fù)用明細其二 14圖3412V升壓電源模塊系統(tǒng)圖 14圖35線性穩(wěn)壓模塊圖 15圖36MOS管H橋驅(qū)動電路 15圖37CCSV6主界面 16圖38CCS-M4開發(fā)工程建立 16圖39初始化單片機頻率代碼實現(xiàn) 17圖31016位并口方式時序特征 18圖31116位并口方式時序圖 19圖312TFTLCD液晶屏顯示控制代碼 19圖313蜂鳴器控制-關(guān) 20圖314蜂鳴器控制-開 20圖315控制按鈕范例 20圖316控制按鈕初始化代碼 21圖317按鈕控制實現(xiàn)代碼 21圖318藍牙串口模塊 23圖319單片機藍牙初始化 24圖320聯(lián)想A790e智能手機 25圖41Android系統(tǒng)架構(gòu)圖 27圖42APP工程建立 29圖43藍牙控制工程其一 30圖44藍牙控制工程其二 30圖45圖像二值化處理函數(shù)代碼 31圖51單片機系統(tǒng)展示 34圖52菜單欄效果 38圖53藍牙連接選項 38圖54藍牙掃描界面 39圖55藍牙連接成功提示 39圖56單片機接通電源 40圖57樣片原圖 41圖58拍攝二值化圖效果 41圖59傳輸成功二值化圖 42PAGE40第一章緒論研究背景近年來，在科學技術(shù)的快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，尤其是各大互聯(lián)網(wǎng)公司的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)融入人們的生活之中，一切的行為信息都可以通過數(shù)據(jù)存儲和分享等，人們已經(jīng)生活在以數(shù)據(jù)為中心的環(huán)境中，通過智能硬件收集信息，通過智能化的移動設(shè)備處理信息，將處理后的信息展示在人們眼前，改變著人們的生活方式。由此，家居環(huán)境和設(shè)施的智能化也可以通過智能化的方式實現(xiàn)突破，人們對此有了更高的期望，無論何時都可以運用移動智能設(shè)備控制智能家居硬件，我們終會實現(xiàn)家居硬件與生活的互動，更加舒適、安全、人性、智能的居住環(huán)境是能夠在現(xiàn)實中實現(xiàn)的。智能技術(shù)的快速發(fā)展使我們的生活進入到智能時代。家居生活的智能化是當今計算機網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)最人性化的應(yīng)用[1]?，F(xiàn)代家居需要將一些靜止的設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇有缘闹悄芑挠布Ｊ沟眉揖佑布c外部環(huán)境保持有趣的信息的交流。實現(xiàn)了信息的全方位交互，智能家居系統(tǒng)致力于為用戶營造一個更為安全、靈智、簡便、時尚的數(shù)字化居家空間，帶來全新的、高尚的、智能的生活體驗[2]。智能家居硬件一直在改變著人們的生活方式和工作方式，人們的日常生活將更加智能化。研究意義“面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”是通過藍牙通信通道連通手機和單片機，使用單片機的按鈕來控制和連接安卓手機相機系統(tǒng)，同時通過手機應(yīng)用，實現(xiàn)拍照和傳輸圖像并顯示在單片機LCD屏幕上的目的。這個充分利用單片機的性能好、體積小、價格優(yōu)的特點，以及智能手機普及的現(xiàn)狀，最終實現(xiàn)安卓系統(tǒng)和單片機之間的相機控制、拍照、圖像處理、圖像傳輸、圖像顯示的功能。本設(shè)計的開發(fā)，能夠以低成本的方式，實現(xiàn)智能化硬件之間的相互控制，為智能化家居生活提供一個方面的解決方案，充分利用與生活相關(guān)的智能手機和智能硬件，實現(xiàn)智能化的交互動作，提升人們的生活品質(zhì)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及難點本眾所周知，一個完整的家居環(huán)境組成有電梯、冰箱、燈光、空調(diào)、電磁爐、插座等各種設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)這些設(shè)備的電子控制是1984年在美國率先實現(xiàn)的，在這個家居建筑系統(tǒng)里面不僅能夠控制家居，而且還能進行監(jiān)控，收發(fā)郵件和語言控制等功能。這算是智能家居的開創(chuàng)時代。智能家居的各種方案相繼出現(xiàn)在德國、日本、美國等經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)。美國電子工業(yè)協(xié)會于1988年編制了第1個適用于家庭住宅的電氣設(shè)計標準，即《家庭自動化系統(tǒng)與通訊標準》，也有稱之為家庭總線系標準（HBS）[3]。最近幾年，隨著人們生活水平的提高，智能家居技術(shù)不斷成熟、三網(wǎng)融合的實現(xiàn)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，必然使智能家居迎來了新的階段。隨著移動智能手機的日益普及，尤其是安卓系統(tǒng)手機的高占有率，未來智能家居控制的方向是智能移動設(shè)備。2014年，依據(jù)第三方數(shù)據(jù)挖掘和整合營銷機構(gòu)艾媒咨詢（iiMediaResearch）的數(shù)據(jù)，中國智能手機市場上半年的銷量達到18556.3萬部，全年有望突破4億部大關(guān)，約占全球銷量的三分之一以上，成為全球炙手可熱的智能手機銷售區(qū)域[4]。一款叫做Android@Home的應(yīng)用程序在Google的年度的I/O開發(fā)者大會上被推出，家用電燈的開關(guān)可以通過該程序在Android智能手機或智能平板電腦上控制其開關(guān)，其他主要的功能是可以控制無線智能立體聲音箱系統(tǒng)[5]。進入互聯(lián)網(wǎng)時代，智能家居控制將成為國外流行的時尚文化，據(jù)不完全統(tǒng)計，在未來十年中，該市場的容量高達到600億美元，是個十分巨大的市場機會。我們國家的智能家居開始于20世紀90年代末。1999年，國外智能家居產(chǎn)品開始進入中國市場標志是外商永泰峰公司帶著其ApBus產(chǎn)品參展出現(xiàn)在深圳首屆高交會上。中國電力科學研究院在1999年開始了對電力線高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究。2010年，它顯然已成為中國智能家居行業(yè)的拐點：國家關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)與三網(wǎng)合一政策的大力支持，各個國內(nèi)外優(yōu)秀IT、家電、通訊、安防等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)開始全面涉足智能家居行業(yè)，無形中對中國智能家居行業(yè)做了一次最大的規(guī)模的市場宣傳與美好未來展望，可以說，中國智能家居行業(yè)開始由成長正在走向成熟[6]。近年來，Android智能手機在中國占主導(dǎo)份額，Android智能手機成了智能家居控制終端的方向。2012年9月，樂得威全功能Android智能家居軟件正式發(fā)布，樂得威智能家居終端軟件集可方便的安裝在Android智能手機上，手機與家中的智能主機相連。具統(tǒng)計資料顯示，目前我國已有70%的安有網(wǎng)絡(luò)寬帶，在一線、二線城市化進程中，將有50%左右的住宅要實現(xiàn)智能化控制，由此看來我國智能家居控制系統(tǒng)前景還是可觀[7]。藍牙[8]技術(shù)是一種經(jīng)濟的無線解決方案，智能手機中都配備了藍牙模塊，藍牙具有方便、可靠、容易使用的特點。在智能家居的控制方面，藍牙技術(shù)是相當可靠的實現(xiàn)方式。我國將住宅小巧智能化定義為：利用4C技術(shù)，通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元信息服務(wù)與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境[9]。目前，該研究領(lǐng)域主要有以下幾個難點：遠程控制、圖像處理、圖像壓縮、圖像解碼等。首先，遠程控制的難點是通過單片機和安卓手機之間的通訊，同時能夠保證信號的持續(xù)連接，通過單片機上面的按鈕控制安卓手機拍照，達到遠程控制的目的，由于藍牙的有效距離相對較短，智能手機型號的不同，要達到穩(wěn)定的控制是一個難點。其次就是圖像處理，在本方案中可以通過安卓手機選擇不同的圖片效果，通過opencv和安卓手機結(jié)合是一個比較大的難點。再有就是圖像壓縮的難點，為了考慮圖像傳輸?shù)乃俣群托Ч?，圖像在從手機傳輸?shù)絾纹瑱C的過程中需要先對圖片進行壓縮處理。最后就是圖像解碼，圖像在傳輸?shù)絾纹瑱C上面之后還要經(jīng)過解碼才能完整的顯示在顯示屏上，解碼的效果直接影響了顯示效果。本文的研究內(nèi)容整個設(shè)計涉及到安卓系統(tǒng)和單片機，開發(fā)工作量大，不僅要實現(xiàn)單片機的開發(fā)，藍牙模塊的調(diào)用，還需要完成安卓SDK開發(fā)、安卓NDK開發(fā)等。本研究的具體容包括：(1)單片機開發(fā)單片機（Microcontrollers）[10]是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在單片機上，要實現(xiàn)藍牙模塊的調(diào)用，通過藍牙，講圖像傳輸?shù)絾纹瑱C上，同時在單片機LCD屏幕上顯示出來，顯示出來的同時會控制單片機上的蜂鳴器，發(fā)出蜂鳴聲。在單品機開發(fā)中要用到CCSM4底庫，在底庫中完成針腳的調(diào)用，同時實現(xiàn)LCD主控芯片的控制。(2)藍牙連接單片機藍牙模塊和安卓手機的藍牙連接是本設(shè)計的關(guān)鍵。藍牙是一種經(jīng)濟的無線解決方案[11]，藍牙是一種短距離無線通信技術(shù)，成本低、功耗小、傳輸速率較高、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活。藍牙具有小型化無線電、低功率、低成本、內(nèi)置安全性、穩(wěn)固、易于使用、即時聯(lián)網(wǎng)等功能特點，是市場上得到認可的主導(dǎo)短距離無線技術(shù)。藍牙模塊的開發(fā)模式分為2類:eq\o\ac(○,1)單微控制器模式eq\o\ac(○,2)雙微控制器模式，即藍牙低層協(xié)議與用戶應(yīng)用程序分別由主機控制器和主機來實現(xiàn)。藍牙通信實現(xiàn)主要是以下步驟，第一步：初始化。第二步：搜索藍牙設(shè)備。第三步：選定掃描到的設(shè)備并建立連接。第四步：數(shù)據(jù)傳輸。(3)圖像處理隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，對圖像采集及處理技術(shù)系統(tǒng)的性能提出了更高的要求[12]。在本方案中不僅涉及藍牙模塊的調(diào)用，安卓系統(tǒng)APP開發(fā)，還涉及到圖像處理相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)，本方案中主要采用的是圖像二值化處理的實現(xiàn)。為了提高圖像處理的速度，工業(yè)上一般采用處理過程相對簡單的二值化圖像，因此如何合理選取二值化閾值，使之同時滿足速度和精度的要求，就成了一個關(guān)鍵的問題。圖像二值化是圖像分析與處理中最常見最重要的處理手段，二值處理方法也非常多。越精準的方法計算量也越大。圖像二值化是圖像處理的一項基本技術(shù)[13]。在本方案中不僅涉及藍牙模塊的調(diào)用，安卓系統(tǒng)APP開發(fā)，還涉及到圖像處理相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)，本方案中主要采用的是圖像二值化處理的實現(xiàn)。數(shù)字化的圖像系統(tǒng)可以充分利用計算機快速處理能力，對齊進行壓縮、分析、存儲和顯示[14]。(4)數(shù)據(jù)傳輸安卓手機采集圖片，在手機內(nèi)通過opencv二值化，數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)打包分為2000個包分別通過藍牙依次傳輸。(5)安卓開發(fā)Android是基于Linux的免費和開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要用于移動設(shè)備，如智能手機和平板電腦。第一款A(yù)ndroid智能手機在2008年10月發(fā)布。Android逐漸擴展到平板電腦和其他領(lǐng)域。2011第一季度Android在全球市場份額首次超過Symbian，居世界第一位。在2013年第四季度，全球市場份額的Android手機平臺已經(jīng)達到78.1%[15]。Android智能手機在國內(nèi)智能手機市場占據(jù)了較大的份額。此統(tǒng)由操作系統(tǒng)、中問件、用戶界面和應(yīng)用程序組成。Android程序可以利用其他應(yīng)用程序的資源，所以應(yīng)用開發(fā)Android系統(tǒng)已經(jīng)風靡全球，各種高科技領(lǐng)域都在向Android進軍。Android的優(yōu)勢決定了它的盛行，它有著開放性和靈活性，使用Java語言開發(fā)，高兼容，硬件選擇豐富的特性。本設(shè)計中，需要開發(fā)簡單界面的手機APP，通過改APP的操作，完成藍牙連接、圖像拍攝、圖像特征選擇等任務(wù)。本文的組織結(jié)構(gòu)本文共分為六章，以“面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”為背景，研究討論單片機開發(fā)，Android軟件開發(fā)，藍牙傳輸?shù)葐栴}，將這些技術(shù)運用到實際的生活場景做了理論和實際的研究。各章內(nèi)容如下：第一章，介紹了課題研究的背景，國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用，課題研究的主要任務(wù)和本文的主要工作。第二章，詳細介紹了系統(tǒng)開發(fā)的方法與技術(shù)和總體設(shè)計情況。第三章，重點介紹了單片機系統(tǒng)的詳細開發(fā)過程和技術(shù)要求。第四章，具體介紹Android軟件APP開發(fā)詳解，以及關(guān)鍵技術(shù)分析，完成開發(fā)任務(wù)。第五章，系統(tǒng)的測試和實現(xiàn)。本章測試系統(tǒng)的正常工作，以及最終的實現(xiàn)效果。第六章，對對系統(tǒng)開發(fā)進行總結(jié)并提出下一步工作。本章小結(jié)本章簡要介紹項目的研究背景、在國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀以及項目的研究的任務(wù)和意義。最后，給出了本文的主要工作及本文的組織結(jié)構(gòu)。第二章總體設(shè)計面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)總體設(shè)計本文設(shè)計了一種面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)。該設(shè)計系統(tǒng)主要是由單片機、Android智能手機、軟件APP系統(tǒng)組成。其中，單片機選擇的是CCSM4單片機，它和手機共同組成該系統(tǒng)的硬件部分。軟件APP部分，opencv和APP結(jié)合組成了軟件控制系統(tǒng)。該設(shè)計主要實現(xiàn)的功能是：（1）可以通過藍牙將單片機和安卓手機連接，實現(xiàn)單片機和安卓手機之間的通訊，從而為圖像的傳輸打好基礎(chǔ)。（2）可以通過單片機控制安卓手機相機系統(tǒng)，達到單片機控制拍照的功能。（3）APP可以實現(xiàn)圖像不同模式的展示和選擇，并將圖像傳輸?shù)絾纹瑱C上面。圖2-1是該系統(tǒng)的示意圖，安卓手機上有安裝開發(fā)好的APP，可以運行APP達到控制相機系統(tǒng)的功能，在單片機上面已經(jīng)完成單片機的程序開發(fā)可以實現(xiàn)單片機的顯示屏的驅(qū)動、按鈕的控制、以及藍牙模塊的使用。圖2SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)框架示意圖2SEQ圖\*ARABIC\s12實物系統(tǒng)展示圖單片機概要設(shè)計單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在本設(shè)計中主要用的是德州儀器（TI）推出的Cortex-M4單片機，核心板是TI公司制造的，型號為EK-TM4C1294XL。該單片機適合多層次的使用者，具有功耗低、兼容性強、速率快的特點。圖2-3是單片機的實物照片。各模塊主要實現(xiàn)的功能如下所述：LED燈：主要作用是通電之后亮起，顯示通電正常。蜂鳴器：主要作用是當圖像完成傳輸之后蜂鳴聲響起，給予聲音反饋。串口：不同的串口實現(xiàn)不同的功能，主要是實現(xiàn)藍牙模塊的連接。LCD顯示屏：顯示屏的主要作用是顯示傳輸過來的圖像?？刂瓢粹o：通過控制按鈕的控制可以完成安卓手機相機系統(tǒng)的控制。USB電源接口：通過USB方式提供電力需求。主控芯片：主控芯片主要運行程序，達到效果。圖2SEQ圖\*ARABIC\s13單片機系統(tǒng)實物照片軟件APP概要設(shè)計APP軟件開發(fā)指的是手機應(yīng)用軟件的開發(fā)與服務(wù)，APP是英文Application的簡稱，由于智能手機的流行，APP指智能手機的第三方應(yīng)用程序。該技術(shù)廣泛運用于視頻處理、軟件開發(fā)、物理加速、科學研究等。本設(shè)計中的軟件APP設(shè)計主要包括相機系統(tǒng)調(diào)用，藍牙的搜索和連接，opencv植入等。實現(xiàn)藍牙的連接，不同圖像質(zhì)量的選擇。開發(fā)環(huán)境軟件環(huán)境操作系統(tǒng)：Windows7單片機開發(fā)：CodeComposerStudioIDE6.0Android軟件工具開發(fā)包Eclipse硬件環(huán)境Cortex-M4單片機，型號為EK-TM4C1294XLIntel（R）Core(TM)i5-4200MNVIDIAGeForceGT730M＋IntelGMAHD4600主要開發(fā)語言本設(shè)計開發(fā)過程中不僅涉及到單片機的開發(fā)，而且還涉及到安卓APP的開發(fā)，用到開發(fā)語言廣泛，涵蓋了傳統(tǒng)的Java、C語言、C++語言。JavaJava平臺和語言是由SUN公司在1990開發(fā)完成。Java編程語言的風格十分接近C語言、C++語言。Java是一個純粹的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它繼承了C++語言面向?qū)ο蠹夹g(shù)的核心。Java舍棄了C語言中容易引起錯誤的指針、運算符重載、多重繼承等特性，增加了垃圾回收器功能用于回收不再被引用的對象所占據(jù)的內(nèi)存空間，使得程序員不用再為內(nèi)存管理而擔憂。Java具有極強的兼容性和可使用性。在本設(shè)計中，Java語言的應(yīng)用主要是安卓SDK的開發(fā)中使用以及opencv開發(fā)中使用。C語言C語言是一門通用計算機編程語言。C語言的設(shè)計目標是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產(chǎn)生少量的機器碼以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的編程語言。C語言也很適合搭配匯編語言來使用，與匯編語言的子過程（routine/procedure）的ABI一定是完全兼容的。C語言是目前世界上流行、使用最廣泛的高級程序設(shè)計語言。C語言對操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優(yōu)于其它高級語言，許多大型應(yīng)用軟件都是用C語言編寫的。C語言具有繪圖能力強，可移植性，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力。在本設(shè)計中，主要是用于單片機的開發(fā)和Opencv開發(fā)中使用。C++語言C++是一門計算機語言，其內(nèi)涵和外延相當豐富，被稱為雜種范式語言。同時C++是一門面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，語法豐富，概念全面，兼顧易用和效率，在游戲開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)軟件、分布式、移動設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。C++是由C語言發(fā)展而來，保留了C語言原有的所有優(yōu)點，增加了面向?qū)ο蟮臋C制。C++與C語言兼容，用C語言寫的程序基本上可以不加修改地用于C++。本設(shè)計中，用到C++語言開發(fā)的地方有安卓NDK開發(fā)和opencv開發(fā)。本章小結(jié)本章以面向單片機的圖像傳輸顯示系統(tǒng)設(shè)計概述為突破口，介紹系統(tǒng)開發(fā)過程中需要了解和掌握的方法和技術(shù)。大概闡述了單片機開發(fā)需求、軟件開發(fā)需求，同時介紹了開發(fā)的環(huán)境和語言。這一部分是對本設(shè)計的概述性介紹。第三章單片機系統(tǒng)詳細設(shè)計單片機設(shè)計詳細概述本節(jié)主要介紹選擇的單片機，包括型號，特點，藍牙模塊，此外還有單片機開發(fā)的一些方案。單片機選擇方案單片機以其性能好、體積小、價格優(yōu)、功能齊全等突出優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于家用電器、計算機外設(shè)、通訊、工業(yè)控制、自動化生產(chǎn)、智能化設(shè)備以及儀器儀表等領(lǐng)域，成為科研、教學、工業(yè)技術(shù)改造最得力的工具[16]。單片機不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。單片機選擇方案使用范圍工業(yè)方面：數(shù)據(jù)采集、測控技術(shù)、遠程通信。智能儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號源、數(shù)字萬用表、感應(yīng)電表、智能傳感器。在本設(shè)計中主要用的是德州儀器（TI）推出的Cortex-M4單片機。德州儀器（TI）是世界上最大的半導(dǎo)體公司之一。在創(chuàng)新半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)深耕多年，開發(fā)出性能卓越的先進電子產(chǎn)品幫助開發(fā)者。深入到多個研究領(lǐng)域，包括模擬、嵌入式處理以及無線技術(shù)等技術(shù)，在數(shù)字通信娛樂業(yè)務(wù)方面也有非常好的應(yīng)用，此外還有醫(yī)療服務(wù)、汽車系統(tǒng)等。TICortex-M4的優(yōu)勢是首款用65nm流程制造的Cortex-MMCU，因此能夠以合理的價格為終端應(yīng)用或參考設(shè)計快速找到高性能精度和低功耗之間的平衡。這些器件也具有浮點性能、業(yè)界領(lǐng)先模擬集成和同類產(chǎn)品中最高的功率性能。在本設(shè)計中主要用的是德州儀器（TI）推出的Cortex-M4單片機，如圖3-1。核心板是TI公司制造的，型號為EK-TM4C1294XL。該單片機適合多層次的使用者，具有功耗低、兼容性強、速率快的特點。圖3SEQ圖\*ARABIC\s11Cortex-M4單片機圖3SEQ圖\*ARABIC\s12管腳復(fù)用明細其一圖3SEQ圖\*ARABIC\s13管腳復(fù)用明細其二電路控制方案本設(shè)計中，主要用到三塊電路控制方案，首先是升壓電源模塊。圖3SEQ圖\*ARABIC\s1412V升壓電源模塊系統(tǒng)圖其次是線性穩(wěn)壓模塊，線性穩(wěn)壓器一直得到業(yè)界的廣泛采用。在開關(guān)模式電源于上世紀60年代后成為主流之前，線性穩(wěn)壓器曾經(jīng)是電源行業(yè)的基礎(chǔ)。線性穩(wěn)壓器（LinearRegulator）使用在其線性區(qū)域內(nèi)運行的晶體管或FET，從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。其產(chǎn)品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過載保護、安全限流等增值特性，關(guān)斷模式還能大幅降低功耗。設(shè)計方案如圖3-5所示。圖3SEQ圖\*ARABIC\s15線性穩(wěn)壓模塊圖最后就是MOS管驅(qū)動電路，MOS管具有很低的導(dǎo)通電阻，消耗能量較低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作為功率開關(guān)。MOS管的寄生電容大，電容可達幾十皮法。這對于設(shè)計高工作頻率DC－DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)管驅(qū)動電路的設(shè)計提出了更高的要求。圖3SEQ圖\*ARABIC\s16MOS管H橋驅(qū)動電路CCSM4底庫開發(fā)CCS軟件簡介CCS（Code

Composer

Studio）代碼調(diào)試器是一種合成開發(fā)環(huán)境。它是一種針對標準TMS320調(diào)試器接口的交互式方法。CCS目前有CCS1.1，CCS1.2

和CCS2.0等三個不同時期的版本，又有CC2000

(

針對C2XX

)，CCS5000

(

針對C54XX

)和CCS6000

(針對C6X

)三個不同的型號。我們所使用的是CCSV6的版本。圖3SEQ圖\*ARABIC\s17CCSV6主界面圖3SEQ圖\*ARABIC\s18CCS-M4開發(fā)工程建立圖3SEQ圖\*ARABIC\s19初始化單片機頻率代碼實現(xiàn)為了讓開發(fā)者在最短時間內(nèi)完成產(chǎn)品設(shè)計，LuminaryMicroStellaris外圍驅(qū)動程序庫是一系列用來訪問Stellaris系列的基于Cortex-M4微處理器上的外設(shè)的驅(qū)動程序。對于許多應(yīng)用來說，驅(qū)動程序直接使用就能滿足一般應(yīng)用的功能、內(nèi)存或處理要求。外設(shè)驅(qū)動程序庫提供兩個編程模型：直接寄存器訪問模型和軟件驅(qū)動程序模型。根據(jù)應(yīng)用的需要或者開發(fā)者所需要的編程環(huán)境，每個模型可以獨立使用或組合使用。寄存器級編程直接、效率高，但不易編寫與移植。一般情況下，不使用寄存器級編程。盡管從純粹的操作系統(tǒng)的理解上它們不是驅(qū)動程序，但這些驅(qū)動程序確實提供了一種機制，使器件的外設(shè)使用起來很容易。單片機通用庫函數(shù)，包含了內(nèi)核操作、中斷控制、GPIO控制、USB基本操作。能完成內(nèi)核控制的全部操作，包器件的時鐘、使能的外設(shè)、器件的配置、處理復(fù)位；能控制嵌套向量中斷控制器（NVIC），使能和禁止中斷、注冊中斷處理程序和設(shè)置中斷的優(yōu)先級；能進行寄存器級操作USB外設(shè)模塊。TFTLCD液晶屏開發(fā)TFT(ThinFilmTransistor)LCD即薄膜場效應(yīng)晶體管，是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。和TN技術(shù)不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式，光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置特殊光管，光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時，液晶分子的表現(xiàn)也會發(fā)生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應(yīng)時間大大提高到80ms左右。OTM4001A是一款262144色，用于中小型TFTLCD顯示屏的片上系統(tǒng)(S驅(qū)動芯片，通過指定用于圖形數(shù)據(jù)的RAM能支持達240xRGBx432分辨率。OTM4001A內(nèi)部的時序控制器能為不同的需求提供不同接口方式，OTM4001A提供了系統(tǒng)接口，包括8/9/16/18位并口和SPI串口方式；OTM4001A也提供了6/16/18位RGB接口，用于動態(tài)顯示圖片。OTM4001A的主要特性還有窗口地址功能能限制數(shù)據(jù)重寫區(qū)域，并減少數(shù)據(jù)傳輸；內(nèi)部6位D/A轉(zhuǎn)換器輸出的64γ顏色校準；內(nèi)部233280字節(jié)的RAM；背光引腳輸出控制的內(nèi)置自適應(yīng)背光控制功能(CABC)；邏輯供電電壓范圍2.5~3.6V，IO接口支持操作電壓1.65~3.6V，模擬供電電壓范圍2.5~3.6V；內(nèi)置的內(nèi)部晶振與硬件復(fù)位。對TFTLCD的常規(guī)寫操作時序特征和時序圖分別如下圖3-10和圖3-11所示。圖3SEQ圖\*ARABIC\s11016位并口方式時序特征圖3SEQ圖\*ARABIC\s11116位并口方式時序圖圖3SEQ圖\*ARABIC\s112TFTLCD液晶屏顯示控制代碼蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。單片機上面使用的蜂鳴器一般都是無源電磁式的蜂鳴器。它由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。圖3SEQ圖\*ARABIC\s113蜂鳴器控制-關(guān)圖3SEQ圖\*ARABIC\s114蜂鳴器控制-開控制器控制按鈕是一種簡單電器，不直接控制主電路，而在控制電路發(fā)出手動控制信號。由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼組成。同時由于結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器、電磁起動器等。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通按鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式等常見的按鈕主要用作急停按鈕，啟動按鈕，停止按鈕，組合按鈕（鍵盤），點動按鈕，復(fù)位按鈕。按鈕控件，又叫做Button控件，是一種基礎(chǔ)控件。按鈕控件根據(jù)其風格屬性可派生出：命令按鈕(Pushbutton)、復(fù)選框(CheckBox)、單選按鈕(RadioButton)、組框(GroupBox)和自繪式按鈕(Owner-drawButton)。圖3SEQ圖\*ARABIC\s115控制按鈕范例圖3SEQ圖\*ARABIC\s116控制按鈕初始化代碼圖3SEQ圖\*ARABIC\s117按鈕控制實現(xiàn)代碼藍牙通訊藍牙是一種短距離無線通信技術(shù),成本低、功耗小、傳輸速率較高、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活[17]。原本是用來取代紅外的。與紅外技術(shù)相比，藍牙無需對準就能傳輸數(shù)據(jù)，一般情況下，傳輸距離小于10米。在信號放大器的幫助下，通訊距離可達100米左右。藍牙技術(shù)非常適合耗電量低的數(shù)碼設(shè)備相互分享數(shù)據(jù)，如手機、掌上電腦。而且藍牙設(shè)備之間還能傳送聲音，如藍牙耳機。藍牙規(guī)范中廣為應(yīng)用的成熟版本為1.1，帶寬約1Mbps，所以說，藍牙非常適合于傳送小文件（10MB以下的圖片、鈴聲、電子書、文稿等等），方便、速度兼得。1998年，藍牙是多家公司聯(lián)合推出的一項無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中包括IBM、愛立信等。1999年藍牙技術(shù)特殊興趣組織推出了藍牙技術(shù)規(guī)范1.0版本。底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用組成了藍牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。底層硬件部分包括無線跳頻、基帶和鏈路管理。無線跳頻層通過2.4GHz無需授權(quán)的ISM頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過濾和傳輸，中間協(xié)議層主要定義了藍牙收發(fā)器在此頻帶正常的條件?；鶐ж撠熖l以及藍牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸。鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。藍牙內(nèi)嵌模塊采用藍牙串口適配器，程序和設(shè)備的參數(shù)均已設(shè)置好，不需要另外編程，只需要直接從UART口收發(fā)數(shù)據(jù)即可[18]。藍牙技術(shù)可進行異步數(shù)據(jù)通信和多臺同步的語音信道，主要是因為結(jié)合了電路交換與分組交換。此外，還有一個非常強大的功能，就是用一個信道同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步語音。藍牙每個話音信道支持64kb/秒的同步話音鏈路。異步信道可以支持一端最大速率為721kb/秒、另一端速率為57.6kb/秒的不對稱連接。串口仿真協(xié)議層具有仿真9針RS232串口的功能。本方案中用到藍牙異步串口模塊采用CSR?BluetoothTM2.0核心芯片BC417設(shè)計，功耗低、速率高、距離適中，配置和使用簡單輕松，非常適合單片機愛好者接觸無線通信，有廣闊的使用領(lǐng)域。藍牙串口模塊支持藍牙串口協(xié)議，將復(fù)雜的藍牙協(xié)議轉(zhuǎn)換為簡單易用的串口通信協(xié)議，使用戶能夠以串口的編程方式使用藍牙[19]。由于近年來智能手機發(fā)展迅速，藍牙技術(shù)在智能手機里使用的特別廣泛。主流的Android和Windows智能手機操作系統(tǒng)支持通過藍牙通信建立虛擬串口服務(wù)。利用本模塊，上述系統(tǒng)的智能手機可以與使用本藍牙串口模塊的嵌入式設(shè)備進行通信，可以用于獲得監(jiān)控數(shù)據(jù)、獲得圖像以及配置參數(shù)等。藍牙串口模塊，可以接在單片機或其他嵌入式設(shè)備上進行通信，也可以插在E-Config底座上利用通用計算機(PC)配置藍牙各項參數(shù)以及進行普通串口通信。圖3SEQ圖\*ARABIC\s118藍牙串口模塊圖3SEQ圖\*ARABIC\s119單片機藍牙初始化安卓手機選擇本設(shè)計選用的手機是聯(lián)想A790e，聯(lián)想A790e采用了4寸電容屏，屏幕分辨率為WVGA級別。該機配備了1GHz高通MSM7627A處理器，它還采用了512MROM+512MRAM的內(nèi)存配置，可以滿足日常的使用。采用的是Android2.3.5系統(tǒng)，500萬像素的攝像頭。支持藍牙。圖3SEQ圖\*ARABIC\s120聯(lián)想A790e智能手機本章小結(jié)本章對設(shè)計中用到的單片機、藍牙模塊、智能手機做了簡要的分析，同時對電路方案和實現(xiàn)方式做了基礎(chǔ)研究，明確了系統(tǒng)的硬件需求和軟件實施方案。為后續(xù)工作鋪平了道路。第四章軟件APP詳細設(shè)計APP設(shè)計概述本設(shè)計中APP軟件可以調(diào)取相機系統(tǒng)，通過藍牙和單片機連接。實現(xiàn)單片機和安卓手機的連接和控制。同時還要將opencv嵌入到APP中，實現(xiàn)不同圖像效果的顯示。在這個過程匯總需要解決Android開發(fā)環(huán)境的搭建，藍天通訊實現(xiàn)，opencv植入等問題。Android系統(tǒng)簡介Android是基于Linux開放性內(nèi)核的操作系統(tǒng)，它采用了軟件堆層的架構(gòu)，主要分為三部分。底層Linux內(nèi)核只提供基本功能，其他的應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，部分程序以Java編寫。主要有以下幾點優(yōu)勢：第一是開放性。在優(yōu)勢方面，開放性是Android平臺最大特性，不管是什么樣的終端廠商都可以加入到Android聯(lián)盟中來。這就使得它具有很有的開發(fā)者，開發(fā)者開發(fā)更多的應(yīng)用，用戶也積累起來，達到用戶和應(yīng)用的升級。一個嶄新的平臺也就慢慢的走向成熟。從Android的發(fā)展可以看出，開放性有利于聚集人氣，包括用戶和廠商的人氣，用戶受益的是豐富的軟件資源，同時由于廠商的競爭，可以選擇更多優(yōu)質(zhì)實惠的智能設(shè)備。第二是掙脫運營商的束縛。以往在歐美地區(qū)，手機應(yīng)用往往受到運營商制約，使用什么功能接入什么網(wǎng)絡(luò)，幾乎都受到運營商的控制。從2007年iPhone上市，用戶可以更加方便地連接網(wǎng)絡(luò)，運營商的制約減少?；ヂ?lián)網(wǎng)巨頭Google推動的Android終端天生就有網(wǎng)絡(luò)特色，將讓用戶離互聯(lián)網(wǎng)更近。第三是豐富的硬件選擇。Android平臺的開放性為豐富的硬件選擇提供了基礎(chǔ)，由于Android的開放性，各種各樣的產(chǎn)品不斷的上市，不同的功能特色能夠滿足不同的需求。即使功能上有差異和特色，卻不會影響到數(shù)據(jù)同步、甚至軟件的兼容。第四是不受任何限制的開發(fā)商。Android程序可以利用其他應(yīng)用程序的資源[20]。Android平臺提供給第三方開發(fā)商一個十分寬泛、自由的環(huán)境，不會受到各種條條框框的阻擾。這樣就會激發(fā)很多新穎別致的軟件開發(fā)出來。雖然有這樣的好處，但也有其兩面性，血腥、暴力、情色方面的程序和游戲如何控制也是其急需解決的問題。第五是無縫結(jié)合的Google應(yīng)用。Google已經(jīng)游泳13年的互聯(lián)網(wǎng)歷史，從搜索巨人到全面的互聯(lián)網(wǎng)滲透，Google服務(wù)如地圖、郵件、搜索等已經(jīng)成為連接用戶和互聯(lián)網(wǎng)的重要紐帶，而Android平臺手機將無縫結(jié)合這些優(yōu)秀的Google服務(wù)。Android系統(tǒng)架構(gòu)圖4SEQ圖\*ARABIC\s11Android系統(tǒng)架構(gòu)圖上圖是Android系統(tǒng)架構(gòu)圖，Android大致可以分為四層架構(gòu)，五塊區(qū)域。Linux內(nèi)核層(LinuxKernel)系統(tǒng)運行層應(yīng)用框架層(ApplicationFramework)應(yīng)用層(Applications)首先，Linux內(nèi)核層。Android系統(tǒng)是基于Linux2.6內(nèi)核的，這一層為Android設(shè)備的各種硬件提供了底層的驅(qū)動，如顯示驅(qū)動、音頻驅(qū)動、照相機驅(qū)動、藍牙驅(qū)動、WiFi驅(qū)動、電源管理等。其次，系統(tǒng)運行層。這一層通過一些C/C++庫來為Android系統(tǒng)提供了主要的特性支持，比如SQLite庫提供了數(shù)據(jù)庫的支持，OpenGL|ES庫提供了3D繪圖的支持，Webkit庫提供瀏覽器內(nèi)核的支持等。同時，在這一層還有Android運行時庫，它提供了一些核心庫，能允許開發(fā)者使用Java來編寫Android應(yīng)用。其中，關(guān)鍵是Dalvik虛擬機，它使得我們每一個Android應(yīng)用都能運行在獨立的進程當中，并且擁有一個自己的Dalvik虛擬機實例，相比Java虛擬機(JVM)，Dalvik是專門為移動設(shè)備定制的，它對手機內(nèi)存、CPU性能有限等情況做了優(yōu)化處理。然后，應(yīng)用框架層。這一層主要提供了構(gòu)建應(yīng)用時可能用到的API，Android自帶的一些核心應(yīng)用程序就是使用這些API完成的，開發(fā)者可以通過使用這些API構(gòu)建自己的應(yīng)用程序。比如有活動管理器、View系統(tǒng)。內(nèi)容提供器、通知管理器等。最后，應(yīng)用層。所有安裝在手機上的應(yīng)用程序都是屬于這一層的，比如系統(tǒng)自帶的聯(lián)系人、短信等程序，或者我們從GooglePlay上下載的程序，包括我們自己開發(fā)的應(yīng)用程序。Android開發(fā)環(huán)境搭建與工程建立本系統(tǒng)在Windows7環(huán)境下進行開發(fā)，在Windows環(huán)境下搭建Android開發(fā)環(huán)境需要的組件包括:包含Java運行環(huán)境、Java工具、Java基礎(chǔ)庫類的JDK，Android開發(fā)軟件Eclipse、開發(fā)Android需要的插件ADT、Android軟件開發(fā)包SDK。搭建Android開發(fā)環(huán)境的步驟如下:第一步、安裝JDK，并在環(huán)境變量中設(shè)置JDK環(huán)境變量；第二步、在Eclipse中添加ADT插件，添加完成后在Eclipse的工具欄上會出現(xiàn)AVDManager(虛擬機管理器)選項；第三步、在Eclipse的Preference選項卡中選擇SDK的路徑，成功后便可創(chuàng)建開發(fā)Android程序。圖4SEQ圖\*ARABIC\s12APP工程建立APP軟件主要功能實現(xiàn)藍牙功能藍牙連接[21]是本設(shè)計的主要功能。無線數(shù)據(jù)開放式標準之一就是藍牙，通過藍牙可以連接多種設(shè)備，手機、家居用品、電視等都可以。藍牙的最小傳輸距離是10cm，通過增加功率和外加設(shè)備最高可達100m。藍牙采用2.4GHzISM頻段，使用權(quán)向糾錯編碼。基帶復(fù)合速率為1Mb/s。藍牙采用無線接口來代替電纜連接，擁有非常高的兼容性，在很多不同的場合都能使用，同時藍牙功耗低、輻射低，對人體無害。藍牙應(yīng)用非常簡單，很容易使用，推廣該技術(shù)也變得容易。圖4SEQ圖\*ARABIC\s13藍牙控制工程其一圖4SEQ圖\*ARABIC\s14藍牙控制工程其二圖像二值化處理為了提高圖像處理的速度，工業(yè)上一般采用處理過程相對簡單的二值化圖像，因此如何合理選取二值化閾值，使之同時滿足速度和精度的要求，就成了一個關(guān)鍵的問題[22]。圖像二值化就是將圖像上的像素點的灰度值設(shè)置為0或255，也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。圖像二值化主要有三種方法，第一種、對RGB彩色圖像灰度化以后，掃描圖像的每個像素值，如：值小于127的將像素值設(shè)為0(黑色)，值大于等于127的像素值設(shè)為255(白色)。第二種、是計算像素的平均值K，掃描圖像的每個像素值如像素值大于K，像素值設(shè)為255(白色)，值小于等于K像素值設(shè)為0(黑色)。第三種、使用直方圖方法來尋找二值化閾值，直方圖是圖像的重要特質(zhì)，直方圖方法選擇二值化閾值主要是發(fā)現(xiàn)圖像的兩個最高的峰，然后在閾值取值在兩個峰之間的峰谷最低處。本設(shè)計是采用的固定閥值的方式。圖4SEQ圖\*ARABIC\s15圖像二值化處理函數(shù)代碼opencv簡介opencv是開源的計算機視覺相關(guān)的函數(shù)庫，其開放性是它的特點之一，也是其發(fā)展的主要因素。opencv的發(fā)展對軟件的開發(fā)具有重要影響。opencv的主要特點有以下幾點，第一是開放源代碼。作為20世紀80年代才興起的一種方式，得到了全世界開發(fā)人員的喜愛，源代碼的開放意味著軟件命令電腦執(zhí)行指定動作核心已經(jīng)開放；第二是計算機視覺。在數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)上，計算機視覺逐漸發(fā)展起來，研究范圍包括圖像特征提取，攝像機定標，立體視覺，運動視覺，由圖像灰度恢復(fù)三維物體形狀等；第三是Intel資助。Opencv之說以能夠開放，主要的原因是在Intel公司的資助。作為今后軟件的發(fā)展模式，也具有給企業(yè)帶來巨大利益的潛力。開源已經(jīng)成為成世界開放方式的發(fā)展潮流，只要開放，就會有更多的開放的和志愿者參與到開源項目中。能夠促進產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展，同時具有非常大的商業(yè)潛力。本章小結(jié)本章主要闡述了軟件APP設(shè)計中的問題，包括Andorid系統(tǒng)簡介、系統(tǒng)框架以及開發(fā)環(huán)境搭建等。對系統(tǒng)中需要實現(xiàn)的主要功能，圖像二值化處理和藍牙連接做了深入闡釋。對需要用到的opencv也做了簡要的了解，本章實現(xiàn)了軟件APP的開發(fā)任務(wù)。第五章系統(tǒng)測試與實現(xiàn)系統(tǒng)測試本系統(tǒng)包含單片機和手機的測試。圖5SEQ圖\*ARABIC\s11單片機系統(tǒng)展示功能原理（1）一共分為100個包。（2）每個包分兩次發(fā)送。（3）按下按鍵通過uart0發(fā)送。（4）讀取數(shù)據(jù)。（5）防止數(shù)據(jù)錯亂，檢驗后發(fā)送頭幀給單片機檢驗。（6）分為2000個數(shù)據(jù)發(fā)送。（7）opencv壓縮函數(shù)在c++里通過此函數(shù)連接到C++庫由于Java庫中沒有指針概念，故在C++庫中只能每次返回一個值，mm為標記。（8）做縮放，二值化，模數(shù)轉(zhuǎn)換，返回一個char。（9）將char拆分為兩個byte數(shù)據(jù)進行發(fā)送。（10）每發(fā)送一次停頓一下。（11）單片機接收并解碼。Datepicturei全為全局變量以免停頓時間過長退出中斷。（12）顯示圖像并在顯示過程打開蜂鳴器。Android軟件APP功能圖5SEQ圖\*ARABIC\s12菜單欄效果圖5SEQ圖\*ARABIC\s13藍牙連接選項圖5SEQ圖\*ARABIC\s14藍牙掃描界面圖5SEQ圖\*ARABIC\s15藍牙連接成功提示系統(tǒng)功能實現(xiàn)（1）接通電源，指示燈亮起圖5SEQ圖\*ARABIC\s16單片機接通電源（2）安卓手機端打開APP，點擊菜單，出現(xiàn)選擇不同圖像的菜單。選擇不同的菜單有不同的呈現(xiàn)不同的圖像效果。點擊更多出來連接藍牙的選項，如果沒有打開藍牙，即跳出打開藍牙權(quán)限的選擇框。連接好藍牙之后就可以進行單片機控制拍照并傳輸圖像的功能。圖5SEQ圖\*ARABIC\s17樣片原圖圖5SEQ圖\*ARABIC\s18拍攝二值化圖效果圖5SEQ圖\*ARABIC\s19傳輸成功二值化圖本章小結(jié)本章對整個系統(tǒng)做了測試和最終成果展示。通過本章的闡述，將測試的系統(tǒng)和主要的功能實現(xiàn)原理做了全面的講解。最后硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)結(jié)合，完成了單片機控制安卓智能手機拍照、圖像處理、圖像傳輸、圖像顯示的功能。用實際證明了系統(tǒng)的可實現(xiàn)性。展示了最終的研究成果。第六章總結(jié)完成的工作本設(shè)計完成了單片機的開發(fā)和安卓手機APP的開發(fā)工作，實現(xiàn)了面向單片機的圖像傳輸問題，同時可以通過單片機控制安卓手機相機系統(tǒng)完成單片機控制拍照的功能，實現(xiàn)了安卓手機上不同格式的圖像展示，實現(xiàn)了單片機和安卓手機的藍牙連接功能，實現(xiàn)了圖像從安卓手機傳輸?shù)絾纹瑱C上的功能，實現(xiàn)了將圖像完整展示在單片機顯示屏上的功能。存在的問題及下一步工作圖像的傳輸所涉及到的領(lǐng)域很廣，不僅包含技術(shù)方面，而且還有軟件方面。由于本人研究時間、