人机互动智能多功能控制小车论文.docx

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1、人机互动智能多功能限制小车论文本设计采纳凌阳的SPCE061A型;六位单片机，前面避障采纳一体化红外接受头接受38KHZ脉冲，后面避障采纳红外时管，车速和距离的检测采纳红外对管检测轮子的行驶产生脉冲，速度的变更利用PWM的占空比变更实现，运用电机限制专用芯片1.M298驱动电机，在市场上遥控小车的基础上，加上61板上的语音部安排上独特的算法，实现小车的人机互动智能多功能限制。本小车设计有高频、低频、语音限制，是一个较具有创新性的综合设计。它在现市场遥控小车的基础上，将避障、语音功能加进小车中，实现小车的多模式限制。可当以后小车玩具发展的一个趋势，亦可很好的熬炼我们综合设计实力。方案一采纳传统的

2、89C51作为限制核心。51单片机具有价格低廉、运用简洁等特点，但其运算速度较低、功能比较单一，如要对小车实现语音等功能就必需外扩芯片，限制过程相对比较繁琐。方案二凌阳16位单片机SPCE061芯片作为限制核心。SPCE061具有丰富的资源、指令周期短、工作速率快、低功耗、地电压、可编程音频处理、在线下载易于调试等优点，相对51来说更适于对小车的限制。尤其是语音播放功能，对我们所要做的互动式智能小车供应很大的便利，大大节约了我们的软件、硬件工作。基于上述分析，拟选择方案二。硬件器件见附件Io硬件方面主要包括六方面：前后避障，遥控信号输入，电机驱动电路，速度的测量、速度路程的显示以及语音的输入、

3、播放。前后避障、遥控信号输入皆由软件进行扫描从而执行相应程序；驱动电路由I0B9口输出的脉冲与I0B12.I0B13相与分别限制小车的前进、后退，通过变更脉冲的占空比从而调整小车的速度;速度测量则是通过计算速度检测输入的脉冲并按肯定算法计算出瞬时速度与总路程；并用2个1.ED输出瞬时速度，用4个1.ED输出总路程，1.ED皆为动态扫描的共阴管：语音的输入及播放则干脆运用61板上的语音识别、播放功能。总的设计框架如下图（1）避障避障包括前面避障和后面避障。前避障详细电路见图2所示。61速度、路程显示速度测量前、后避障电机的驱动遥控接收电路遥控放射电路语音的识别、播放本避障的放射采纳555定时器构

4、成的多谐振荡器产生38KHZ、占空比4/5的方形脉冲信号，通过三极管电平取反并放大来驱动红外发光管。接收部分采纳一体化红外接收头，它只接收38KHZ左右的脉冲信号，具有较强的抗干扰性，低电压，低功耗等优点。没障碍物时对应的I/O输入口IOBO与IOB1.口输入为低电平，当遇到障碍物时，若为左边接收头的相应管脚发生电平变更即输入口IOBO变为高电平或为右边接收头的相应管脚发生电平变更即输入口IOB1.变为高电平，或二者皆输入高电平，单片机通过扫描发觉输入为高电平常，实行相应的操作，实现在车的左前进、右前进、倒车或停止等。后面避障见图3所示。电路采纳发光对管，与前避障相像，遇到障碍物接收管发生电平

5、变更输入高电平，单片机通过扫描执行相应程序。（2）测速速度、路程的测量电路图与后避障类似,详细电路见下图亦采纳发光对光，将输出端接到单片机的外部中断口I0B2o由于轮子有.7个沟槽，轮子转一圈接收管可得到7个脉冲，单片机发生7次外部中断。通过单片机计算外部中断次数并按肯定的算法计算出小车速度与路程。（3）速度、路程的显示速度的显示采纳两个动态扫描共阴管1.ED,路程的显示采纳四个动态扫描共阴的1.ED管，详细电路如图5所示。动态扫描的1.ED管节约了单片机的I/O口，采纳74HC04提高1.ED管公共端的驱动实力。单片机采纳IKHZ的定时器中断，利用余晖效应实现1.ED的逐个显示。（4）电机驱

6、动电机的驱动电路如图6所示。电机驱动电路干脆运用电机限制专用芯片1.298oIIII0B9口干脆输出由单片机内部产生的PWM脉冲,与限制前进、后退的I/O口输出的电平相与从而限制小车的速度。当对应的前进、后退、左拐、右拐I/O口输出高电平常，可驱动相应的电机运动。其基本输出和小车运动状态比照如下表。I0B12I0B13I0B14I0B150000100001001010后电机停转正转反转正转前电机停转停转停转正转小车停前进倒车左前拐100O1.1.OO1.1.1.O正转反转反转反转反转正转右前拐左后拐右后拐原理上IOBI2与K）B1.3、I0B14与I0B15不行同时为高电平。（5）遥控放射、

7、接受电路由于本小车是基于市场上的遥控小车开发出来的多功能小车，遥控放射、接受模块就采纳原小车上的放射接受模块。然后把接收模块的前进、后退、左拐、右拐四个输出接到单片机上的IOBkIOB5、I0B6、I0B7上，经单片机处理有驱动模块限制小车的运动。（6）61板上语音播放、识别电路如下图图7语音播放、识别电路语音波形传到话筒MIC经AD转换后传到单片机，由单片机特地的语音识别指令识别语音。而单片机中存储的语音则通过喇叭SPEAKER发出。在61板上，这些主要都有软件实现。另外还用一个按键开关一端接高电平，一端IOBWo当按键按下去时，输入高电平，IKHZ的定时中断中对它进行判别，若输入为高电平，

8、则执行死循环，由于没喂狗从而使系统市新执行，实现语音的重新训练。单片机的限制电路由凌阳单片机实现，主要负贡语音的训练于辨识指令，对避障的处理，遥控信号的处理，速度的检测的计算，速度路程的显示输出，电机的驱动输出，及对语音的反应处理。从而使小车能够实现三种限制模式的工作。即遥控限制、协助限制、智能限制。软件的主要特色：*语音识别在程序中为最高级别，实时判别是否有指令相关的语音输入。* 通过按键来实现小车指令的重新训练，从而适用于不同的人更好的限制小车。* 运用了5条指令：小车、遥控限制、协助限制、智能限制、你在干什么。当识别到小车这个语句，小车就会回答yeah,识别到你在干什么时若不在任何模式下

9、，它会回答累了，休息一下，若在智能限制限制模式下且进入stop子程序，也会回答累了，休息一下，其他状况下回答巡逻。当接收到遥控限制、协助限制或智能限制指令时，则小车会重复一遍所接收到的指令并进入相应模式下工作。外部硬件与单片机I/O口的连接如下图小车通过中断实现速度、路程的检测显示初始化外部中断IKHZ中断速度、路程的计算速度、路程的显示通过输入单片机的脉冲信号计算小车所走的路程，除以所运用的时间，得到瞬时速度。通过IKHZ的中断轮番选择1.ED,实现速度、路程的动态1.ED显示。在IKHZ的处理程序中还加有对重新训练按键的识别，若按键按下，死循环，由于没有喂狗，从而使程序从头起先，实现语音的

10、从新训练。小车主要可实现三种限制模式：遥控限制、协助限制、智能限制总流程如下NYOx1.O1.0x1020x1030x1040x100(1)遥控限制遥控信号的电路为小车的原硬件模块，将接收到的电平信息输入到对应的0口，单片机通过处理输出相对应的驱动电路电平，实现完全的人为限制小车。同时实时语音识别。如识别出限制指令则跳到主程序再进入相应的限制模式。并且当你问及你在干什么时会回答巡逻。遥控限制流程图如下初始化经过训练语音模型载入识别器训练语音识别遥控限制协助限制智能限制在干什么名字Ox1.O1.YN非模式指令为模式指令（2）协助限制协助限制即为在遥控限制的基础上加上避障功能。假如前进过程中前避障

11、探测到前面有障碍物，且小车在接着前进中，则不管遥控有没有输入拐信号，若是左边探测到障碍物小车都将自动右拐前进；若是右边探测到障碍物小车都将F1.动左拐前进:若是两边都探测到即障碍物在正前方，小车将自动停下。假如是后退时后避障探测到障碍物，小车若接着后退则将PI动停下来且会提示有障碍物。直至遥控输入前进信号，它才接着运动。它亦具有实时语音识别功能。问及你在干什么时会回答巡逻。语音识别遥控限制遥控信号输入相应的驱动电路信号输出语音判别返回值主程序小车协助限制干什么智能限制协助限制流程图如下：0x102N语音识别协助限制遥控前进信号输入主程序前面测到障碍物行前进信号输入只能前进右拐后面测到障碍物有后

12、退信号输入停车相应的驱动电路信号输出小车遥控限制干什么智能限制拐、和停车。主0x103为模非模非模式指令随机进入的子程序包括：停车、前进、倒车、相应的驱动电路信号输出非模式指令语音判别返回值为模式指令（3）智能限制智能限制则是利用单片机，按肯定算法产生随机数，通过随机数实现小车的随机前进、后退、左拐、右要流程如下，式指令式指令为模式指令左拐、右拐。子程序的执行时间长短由单片机通过肯定算法随机产生，当遇到障碍物时会执行特定的处理。在整个过程中都实时语音指令的判别=详细软件程序见附件2。语音识别智能限制主程序小车遥控限制干什么协助限制随机进入子程序语音判别返回值判别值=子程序返回值子程序返回值（1

13、）由于对凌阳板的语音处理方面不是了解得很透测，以至在小车运行时发觉总不能跳入外部中断和定时中断子程序。后经过察看中断限制寄存器发觉单片机每播放一次语音，中断寄存器只开TimerA中断，其他中断都被关了，故每执行一次语音播放后都重开一次中断，从而导致小车在播放语音时，会导至1.ED的短哲不显示，由于对凌阳板还在学习中，故这个问题还没从根本上解决，但还好，对小车的影响不大。（2）原来小车的速度通过TimcrB的输出脉冲的占空比来调整小车速度，使小车在智能限制模式下可以随机变更速度，但由于小车负重过大，在速度较小时走不动，故整个过程中都采纳匀速。3）在设计智能限制时为了想方法尽量让小车的运动状态能够

14、实现，尝试了多种算法，都不是很如意，最终通过设计随机数才解决了这个问题。（4）在智能限制模式下，小车的速度较快，噪音较大，还有一些软件设计的不足吧，小车的语音判别不如其他模式下灵敏。但由于我的语音限制部分实力较不足，故不能很好的解决它。整个小车做下来，论文写到这边最先想到的就一个字累。这个系统说大不大，但对于实力不是特殊强的我来说，也不j*aav*MB*mv*三三nva*Miaa9HwaaMMmv*ohbvav=voidIRQ3(void)_attribute_(ISR)：/外部中断入口，用于测距离voidIRQ3(void)if(sjone=0)sjone=42;e1.sesjone：if(

15、sjtwo=42)sjtwo=0;e1.sesjtwo+;intcount+=1.;disdata=(intcount*6)100+intcount*2)：计算路程值*P_INT_C1.ear=C_IRQ3_EXT1.;voidIRQ4(void)_attribute_(ISR);用于显示路程与速度voidIRQ4(void)disp1.ay();if(*P_IOB_Data)0x0400)/姑否重新训练F_F1.ashErase(0xe000);whi1.e(1.);k-cou11t+;if(sjone=42)sjo11e=0;e1.sesjone+：if(sjtwo=0)sjtwo=42:e1.sesjtwo;if(k_count%100=0)if(de1.two!=0)de1.two;if(k_count=1000)speed=disdata-savesp;SHVeSP=disda