基于单片机的智能小车设计-北京交通大学.doc

1.1 研究 要求完成小车车体设计、电路设计，程序设计。通过本课题的研究，可以使学生对所学知识如何应用到实践中得到综合训练，为其进入社会，发挥专业特长打下坚实基础。 1.2 研究况状 随着微电子技术、计算机技术、及传感器技术的迅速发展，现今声控技术已经应用到社会中的各个角落，为人们提供着各种便利。声音系统应用如下： 1声控玩具车：进一步提高系统的滤噪声性能和识别的准确率，并利用已有的软件开发出独具特色的语音芯片，并将其集成在遥控上即可做出声控玩具车。 2能识别主人的看门狗：在本系统的基础上扩充对说话者的识别功能，并将软件硬件化，集成在芯片上。将芯片至于防盗门上，使之可以完成主人叫门及开门功能。 3真实汽车上的声控系统：在驾驶的过程中，不便于用手来完成的其他操作可以用声控系统来实现。这于我们的系统是极其相似的。但是实际的汽车中可能存在这大量的噪声，所以，滤波便成为最为关键的技术。 4声控电脑：设备在应用之前都要进行长时间“训练”。这个“训练”过程有点类似教婴儿听说，首先要把我们知道的告诉声控电脑设备，比如一句话怎么说才正确。电脑在“学习”这些话时，会把这些话拆成字或拼音中的声母和韵母去一点一点学习。这个“训练”或“学习”过程很费时间。当然，“学习”时间越长，该声控设备也越灵。、 5声音识别身份更保险：由于每个人的声音千差万别，因此声音可以用作安全认证的依据之一。别人可以模仿你的签字，猜测你的密码，甚至能留下你的指纹，但要模仿你的声音就有点太苛刻了。美国的一座智能化大厦就采用了声音识别的方式。到达公司门口，你必须通过安全检查。电子声控门卫将问候“早上好！”你也该回答“你好！”或“早上好！”之类的礼貌用语。此时电子门卫通过你的声音来辨别你是不是该公司的工作人员，如果确认你是，它将主动为您打开门，但如果不是，电子门卫将客气地将你“拒之门外”。 1.3 研究内容及方法 1.3.1 研究内容 1可以通过简单的I/O操作实现小车的前进、后退、左转、右转功能。 2可以在行走过程中声控改变小车的运动状态。 3在超出语音控制范围时能够自动停车。 4配合AT89C52的语音特色，利用系统的语音播放和语音识别资源，实现语音控制的功能。 1.3.2 研究方法 本系统采用两片AT89C52增强型51单片机，双直流电机双轮驱动小车。通过接收点收到声音信号时间不同，判断小车离各个接收站的距离远近，通过无线传输模块控制车载单片机，进而控制小车运动，到达目的地，发出声光信号。 音频处理方案：采用测时间差的方式。主控制器：两片STC 12C5A60S2增强型51单片机。 小车行驶方案：双直流电机双轮驱动。无线通信模块：nFR24L01通信模块。电机控制系统：NEC_MMC电机控制芯片和L293集成芯片。 第二章 方案设计及论证 2.1 设计过程 2.1.1系统组成 整个系统由2片AT89C52增强型51单片机组成，可分为以下这几个模块：周期性音频脉冲信号产生模块，声音接受、处理电路，无线电收发模块，NEC电机驱动及声光指示模块。系统方框图如图2.1所示。  图2.1 系统方框图 Fig. 2.1 System block diagram 2.1.2系统的工作流程 系统的工作的流程有以下几点： 1启动MCU1、音频接收装置及无线电发送装置。MCU1通过音频接收装置对音频信号进行实时监控。 2启动MCU2、音频发生装置，由音频发生装置发出一串间歇的脉冲音频信号。 3MCU1通过音频接收装置接收音频信号，进行算法处理，将结果由无线电发送装置发送出去。 4MCU2接收MCU1的无线电引导信号，对电机进行控置，接近目标。当小车行驶到指定的位置时停止，并发出信号使声光指示装置响应。 2.2 主控系统选择 2.2.1 采用高性能嵌入式系统 这些年来掀起了嵌入式系统应用热潮的原因只要有几个方面：一是芯片技术的发展，使得单个芯片具有更强的处理能力，而且使集成多种接口已经成为可能，众多芯片生产厂商已经将注意力集中在这方面。另一方面的原因就是应用的需要，由于对产品可靠性、成本、更新换代要求的提高，使得嵌入式系统逐渐从纯硬件实现和使用通用计算机实现的应用中脱颖而出，成为近年来令人关注的焦点。 嵌入式系统的几个重要特征： 　　 1系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核？简直没有可比性。 　　 2专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减