运动小车多功能控制系统.doc

哈尔滨师范大学 学　年　论　文 题 目 运动小车多功能控制系统 学 生 指导教师 年 级 专 业 系 别 学 院 哈尔滨师范大学 2011年6月 论　文　提　要 随着电子技术的不断发展，自动化已经不再是一个新鲜的话题，无人驾驶的小汽车也必将进入实用阶段。现在已经存在的各种玩具车越来越受到家长和孩子的喜爱。但是由于玩具车都是手动或遥控的，其智能化程度不是很高，为此，我们模拟将来的智能小车，以凌阳SPCE061A单片机为核心，完成语音控制智能小车的设计与制作。 本文主要讨论语音控制小车基本功能（语音控制小车的前进、后退、左拐、右拐）的软硬件设计与实现。 运动小车多功能控制系统 摘 要：重点讨论其基本功能部分。采用凌阳公司的SPCE061A16位单片机作为语音控制小车的检测和控制核心，配合SPCE061A的语音特色，利用系统的语音播放和语音识别资源，通过控制I/O接口电路传输控制信息，最终实现多功能语音控制小车的基本功能。经反复试验，结果表明语音识别准确率高，控制效果良好。 关键词：SPCE061A单片机 语音控制 小车 光电传感器 一、系统硬件设计 该语音控制系统主要采用凌阳SPEC061A单片机为核心，并通过各种传感器实现其各种功能，其硬件设计总体框图如图1所示。 从图1可知其主要功能模块包括车体、控制板、驱动模块、方向控制等模块。 下面依次介绍各种模块的具体电路设计。 图1-1 系统总体框图 （一）小车控制板的设计与实现 小车控制板是使小车执行各项行使功能的核心部分，应该包括传送61板I/O接口信号的接口电路、给电机61板控制板提供电源的电源电路以及使电机工作的电驱动电路。其中I/O信号主要为控制电机需要的IOB8~IOB11这4路信号，以及实现其他扩展功能所需而添加的传感器的I/O端口，同时整个小车需要有4个电源信号，即电池电源，控制板工作电源、61板工作电源和61板的I/O输出电源。本设计中系统供电由电池提供控制板直接采用电池供电VCC,然后经二极管D1后产生61板电源VCC_61(D1主要是防止电源接反，可以省去），通过61板的Vio跳线产生61板的端口电源（V1）控制板的部分电路。 （二）继电器驱动电路的设计 由于单片机I/O口提供的电流太小，不能直接驱动继电器。在这里采用8050来提供一个开关电压，实现I/O口对继电器的驱动，用IN4007去掉继电器断开时线圈产生的反向电流，保护,8050。 动力驱动由后轮驱动实现，负责小车的直线方向运动，包括前进和后退，后轮驱动电路是一个全桥驱动电路，4个三极管组成4个桥臂每两两组成一组，再分别用另外的2个三极管来分别控制这两个组的导通与关断，而这,2个三极管则由IOB9和IOB8控制，这样就可以通过IOB8和IOB9控制4个桥臂的导通与关断控制后轮电机的运行状态，使之正转反转或者停转进而控制小车的前进和后退。 （三）方向电机控制电路的设计 方向控制由前轮驱动实现，包括左转和右转，前轮驱动电路也是一个全桥驱动电路，依然利用4个三极管来组成4个桥臂，还是每两个组成,1组，仍然分别利用,2个三极管来控制其每组的导通与关断，而IOB10和IOB11 则用来控制这2个三极管，这样就可以通过IOB10和IOB11控制前轮电机的正转和反转,进而控制小车的左转和右转,从而控制了小车方向的具体转向问题。结合以上对前轮和后轮的状态分析，得到小车的运行状态与输入的对照表，如表1-1基本的输入与小车运动状态对照表所示。 表1-1 基本的输入与小车运动状态对照表 另外还有一些不常用的运行状态，比如右后转，左后转等，结合以上对前轮和后轮的分析，其端口对照如表1-2所示： （四）显示电路的设计 显示电路采用共阴极数码管LG5641AH进行动态显示，LG5641AH具有4位数码管，这,4个数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，通过动态显示可轮流显示时间和路程，这有利于节省I/O口。系统显示时间的精度为1S，显示路程的精度为0.01m。用IOB8-IOB11口作为位选控制，IOA8-IOA11口传输要显示的数据，数据线和位选线直接接凌阳SPCE061A单片机的I/O口即可，因为I/O口输出电流很小不会对LED造成损坏，它的电压值却足以驱动LED。 区别于以往的单片机需要外接驱动电路和电阻的不足，本系