避障语音控制小车系统 毕业论文.doc

第 1章绪论当今社会,科学技术日新月异,时代前进的步伐越迈越宽,应用自动化设备,计算机处理, 现代化通讯, 数字化信息, 现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能,监控等系统已经得到充分的发展与应用,智能机器人也就应运而生。同时,在建设以人为本的和谐社会的过程中,智能服务机器人能够完成多种危险作业,以保证人身安全。因此,重点研究低成本的自组织网络,个性化的智能机器人成为主要方向。此外随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义也很适应了当今智能机器人研究方向。本设计就是在这样的背景下提出的,指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度,具有语音识别、避障功能,可程控行驶速度。根据题目的要求,确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,加装光电、红外线,实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠、精度高, 可满足对系统的各项要求。本设计采用凌阳系列中的 SPCE061A 单片机为控制核心, 利用红外线传感器检测道路上的障碍,控制电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时间和速度,语音识别功能。 SPCE061A 是一款 16位单片机,它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展,以实现 puter 完善的控制功能为己任,将一些外部接口功能单元如 A/D ﹑ PWM ﹑ PCA( 可编程计数器阵列)﹑ WDT( 监视定时器) ﹑高速 I/O 口﹑计数器的捕获/ 比较逻辑等。这一代单片机中,在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线, 为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。凌阳公司还为这一代单片机 SPCE061A 系列单片机引入了具有较强功能语音识别。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构,为系统的扩展与配置打下了良好的基础。本设计就采用了比较先进的 SPCE061A 为控制核心, SPCE061A 采用 CHOMS 工艺,功耗很低。该设计具有实际意义,可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。所以本设计与实际相结合, 现实意义很强。第 2章硬件电路设计 硬件框图避障语音控制小车系统构成框图如图 2-1所示。主要由 61板、电机驱动板、车体(含前后轮电机)和显示板等部分构成。图 2-1 控制系统构成框图硬件连接如图 2-2所示。图 2-2 硬件连接图 硬件原理图硬件电路包括外部电机驱动电路如图 2-3 所示,外扩显示板如图 2-4 和2-5 所示。电机驱动电路电源电路接口模块图 2-3 电机驱动电路图电机前后轮驱动模块驱动采用分立元件组成的 H 桥控电路,内部定时器产生的 PWM 波经 IOB9 输入 H 桥电路驱动电机前进,同时 IOB8 为低电平;反之, 车辆倒车; IOB10 输入 H 桥高电平, IOB11 为低电平时车左转,反之,车辆右转。(注意 H桥两臂不能同时出现高电平信号。) 为了便于单片机的引脚有效利用,所以对此电路 PCB 的设计还扩了多个引脚插槽,彼此都为并联,这样设计主要两方面的好处,其一是使单片机的引脚利用率,其二是便于各模块的连接,即插即用,便于固定,并且稳定性高。在设计中还把电源引脚也集成到插槽内,这样外扩模块供电方式也解决了, 这也为本硬件设计的一大特色。 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 A B C D E F G H G1 G2 G3 G4 G5 T X RX G1 G2 G3 G4 限流电路显示电路驱动电路 L E D 电路电源模块接口模块 f 1 0 g5 e1 d2 c4 DP 3 b7 a 1 1 n 1 1 2 n 2 9 n 3 8 n 4 6 AA DD E E FF GG 4 图 2-4 外扩显示板电路图图 2-5 显示测速板丝网图此模块中用四段八段数码管作为显示器, 并具有双重功能, 在小车行驶时能显示倒计时,又能通过按键的切换来显示小车的当前速度,此外在四位数码管的两侧分别有四个 LED 灯用以显示小车的运行状态。在显示板的右侧为测速装置, 它由一组红外对管以及两个三极管配合而成的比较器组成,当检测到白线后,就会产生高电平,进行中断触发。而在车轮上贴有白色胶带,所以要想检测车速, 只要判断单位时间内产生的