学士学位毕业设计（论文）
基于单片机的声控小车
学生姓名：XXX
指导老师：XX
所在学院：信息技术学院
专业：电气工程及其自动化
中国·大庆
2015 年 5 月
摘要
摘要
本文主要设计一种用语音进行控制的单片机小车。声控小车以拥有可编程音频处理的凌阳SPCE061A单片机作为整个系统的控制核心，不需要添加额外的语音芯片就能实现语音控制功能；声控小车采用H桥电路控制小车电机转动，根据语音识别技术，采用C语言进行编程，实现小车的前进、停止左转和右转，以及语音播报功能。
关键词：SPCE061A声控小车语音识别H桥电路
ABSTRACT
This paper states the design of a voice control car based on single chip microcomputer. In hardware design of the car, we use SPCE061A as the control center in the system, which have programmable audio processing and can realize voice control function without additional voice chip. V oice control car use H- bridge circuit to control the car motor rotation, according to the speech recognition technology, using C language programming, realize the car forward, stop, turn left, turn right and voice broadcast.
Keywords:SPCE061A V oice control car Speech recognition technology H- bridge circuit
目录
摘要..................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................ I I 前言................................................................................................... IV 1绪论.............................................................................................. - 1 -1.1国内外研究发展和现状 ........................................................ - 1 - 1.2研究主要内容......................................................................... - 2 -
1.3研究的目的和意义................................................................. - 3 -
2 小车的设计方案......................................................................... - 4 -2.1设计方案的选择..................................................................... - 4 -
2.2整体设计方案......................................................................... - 4 -
3 系统的硬件设计......................................................................... - 7 -3.1 MCU核心控制模块设计 ...................................................... - 7 - 3.2语音识别模块的设计........................................................... - 10 - 3.3 电机及其驱动电路模块设计 ............................................. - 13 -
3.4电源模块............................................................................... - 15 -
4 系统的软件设计....................................................................... - 17 -4.1语音模块程序设计............................................................... - 18 - 4.2电机控制模块程序设计 ...................................................... - 19 - 4.3主程序设计........................................................................... - 20 - 结论............................................................................................... - 22 -参考文献....................................................................................... - 23 -致谢............................................................................................... - 2
5 -附录一声控小车硬件原理图 ...................................................... - 2
6 -附录二声控小车程序................................................................... - 2
7 -
前言
随着人们生活水平的提高，电子产品的快速发展，普通电子产品的消费已经满足人们需求。人们开始追求具有最新科技和更多功能的产品，拥有高科技含量的电子式智能玩具迅猛发展。语音识别技术和传感器技术等一系列火热的一门技术已经开始运用在玩具、电气、交通等各个方面。
电子科技、通信技术和互联网的高速发展，人们的生活也逐步走向信息化、自动化、智能化时代。语音识别技术可以运用在玩具中，所开发的新产品会有很大的市场，受到消费者的青睐。
语音识别技术不仅仅是在运用，已经开始逐渐的改变我们的生活。人们利用语音识别技术设计出各种各样的具有实用价值产品，用这些产品去替换一些陈旧的设别，或者去开发一些新的领域，这些都让我们的生活更加美好。现在，你在家要打开电灯或者电视，只要对着语音接受器说出来就能打开电灯或者电视，而不需要走过去或者用手打开。
本文主要研语音识别技术如何运用在小车上，运用语音识别技术，把传统的遥控操作变成了语音控制，用语音来控制小车。主要解决问题是语音识的过程，让机器听懂我们的语音指令，并把这些指令通过单片机反映给小车的电机驱动模块，让小车做出相应的动作。
本文所设计的声控小车只是实现了一些基本的功能，还有很大的开发空间。我们可以在本设计的基础上添加一些功能模块，来实现更多的功能。如果添加一些传感器模块、摄像头模块和无线传输模块，可以实现拥有更多功能智能小车。
1绪论
1.1国内外研究发展和现状
1.1.1国际语音识别技术的发展和现状
语音是别技术是语音处理技术的一个分支，语音处理技术的发展可以分为三个阶段：萌芽阶段、发展阶段、应用阶段和再发展阶段。
最开始的萌芽阶段，也就是19世纪70年代至20世纪50年代，而语音处理技术真正意义上的研究是从1876年贝尔电话的发明开始，一直到20世纪50年代，人们对语音处理技术的研究也仅仅是利用语音学科里面的知识，实现一些简单的语音处理功能。例如，人们利用声波信号中的若干特征参数，制作一些模拟电路来模仿人类的发音。1952年，AT&TBell实验室的Davis等人研制出第一个可识别10个英文数字的特定人语音增强系统——Audry系统，Audry系统的诞生标志着语音识别技术的开始[1]。1956年，美国普林斯顿大学RCA实验室的Olson和Belar等人研制出能识别10个单音节词的系统，该系统采用带通滤波器组获得的频谱参数作为语音增强特征。1959年，Fry和Denes等人尝试构建音素器用来识别4个元音和9个辅音，并采用频谱分析和模式匹配进行决策，这大大提高了语音识别的效率和准确度[2]。从此，语音识别技术开始受到了各国科研人员的重视并进入语音识别的研究。
中期的发展阶段，即20世纪60年代初至80年代初，随着集成电路技术和计算机技术的发展，语音识别的理论和技术也日趋完善和成熟。60年代初，苏联的Matin等人提出了语音结束点的端点检测和Vintsyuk提出了动态编程，使语音识别水平得到显著提升，这一提法在以后的识别中不可或缺[3]。60年代末、70年代初，信号线性预测编码(LPC)技术和基于现行预测倒谱及动态时间规整(DTW)技术的特定人鼓励语音识别系统被提出[4]。80年代，能够有效地解决了语音信号的特征提取和不等长语音匹配问题的矢量量化(VQ)和隐马尔可夫模型(HMM)理论[5]被提出，这些技术和理论的提出推动了语音识别技术的成功运用[6]。
语音识别技术的应用阶段，即20世纪90年代至21世纪初，随着遵循摩尔定律的超大规模集成电路技术的迅速发展，计算机多媒体技术的研究也得到迅猛发展，人们开始走进信息化时代[7]。1990年基音同步叠加方法的提出，让语音的音色和自然度得到有效的提高，并且基于同步叠加法的英语、德语、法语、日语等语种的文语转换系统的研制成功，为语音识别技术在世纪生活中的应用奠定了基础[8]。1996年9月，股票报价系统作为第一个大规模商用语音识别应用系统成功问世，这个系统的运用大大地提高了服务的质量和股民满意度，节省了呼叫中心的费用，之后不久，语音骨片交易系统也被开通。2000年，美国电信运营商Sprint中的PCS部门开通了语音驱动系统，为使用客户提供语音拨号、查号、客
户服务和地址更改等业务，并因此成为卓越和创新的客户服务的电信运营商[9]。
语音识别技术的在发展阶段，即从本世纪初至今，电子科技的高速发展，带动人们的生活也逐步走向信息化、自动化、智能化。随着人工智能的提出和云计算的运用，人们的生活已经慢慢的走进新时代的大门。2011年，RATS项目重点解决语音识别和语种识别在噪声环境下的问题，它主要面对口语环境，计划实现99%的背景噪声辨析率，把噪声降到最低。2012年的BOLT项目要求准确地讲普通话和其它一些语言翻译成英语，BOLT能够让用户在多语言资源中金鹰英语检索，得到针对行性的资料[9]。
1.1.2国内语音识别技术的发展和现状
我过对于语言识别技术的研究起步比较晚，但是在上世纪80年代基本上跟上了国际研究的脚步，研究也行实验逐步走向实际运用。我过得语音识别技术研究过也经历了从共振峰的合成到LPC再到应用PSOLA的过程。1983年，我国开始执行863计划[10]，国家863专家组专门设立语言识别技术项目，每两年滚动一次，汉语转化系统研究取得了令人瞩目的成果。在世纪初，KX-PSOLA、联想佳音、TH_SPEECH和KDTALK等系统的相继问世，让合成的汉语普通话的清晰度和可懂度得到很大的提升，但是仍然伴随很重的语音机器味道，语言的自然度不够流畅，这严重的制约了语音识别技术的大规模应用。现今，语音识别技术已经应用在我们生活的各个领域，我们的生活也将伴随更多智能化产品的问世而更加的智能化。但是，我国在语言识别技术芯片上的研究和开发还与国际上有很大的距离，我过独立自主研发的芯片还很少。
现阶段我国的语音识别技术已经达到很高的水平。随着我国云计算的发展，语音识别技术得到了更大的发展空间。语音识别技术不仅仅是在运用，已经开始逐渐的改变我们的生活。现在，你在家要打开电灯或者电视，只要对着语音接受器说出来就能打开电灯或者电视，而不需要走过去或者用手打开。买个语音玩具，也不再只是一个普通的玩物，它可以和你一起对话，进行互动。未来的语音识别技术将运用在更多的领域中，你饿的时候，也许你只要说一句话，智能机器人就能在几分钟把热腾腾的饭菜摆放在你的面前。
1.2研究主要内容
随着计算机技术和信号技术的发展，语音识别技术已经应用在办公、家具、交通和机器人等方面，特别是在PC、信息处理、自控和通信等领域。当今，语音识别在人们的生活中所占用的比例已经很大，并且会越来越多。
人们利用语音识别技术设计出各种各样的具有实用价值产品，用这些产品去替换一些陈旧的设别，或者去开发一些新的领域，这些都让我们的生活更加美好。
本文中所设计的基于SPCE061A的声控小车[11]，主要运用语音识别技术，把传统的遥控操作变成了语音控制，让操作者仅仅通过发送语音指令就能控制小
车。语音识别技术和电机及其驱动电路是声控小车设计主要研究的内容。本设计采用孤立词特定人的语音识别技术，经过特定人的语音训练后，对训练人的语音具有很高识别率[12]。本设计中的语音训练命令只有“前进”、“左转”、“右转”和“停止”，在语音训练完成后，小车根据操作人的命令去完成指定的动作。电机及其驱动电路主要用H桥电路配合单片机的I/O端口实现控制电机的正反转和停止，来达到实现小车的“前进”、“左转”、“右转”和“停止”。
1.3研究的目的和意义
随着人们生活水平的提高，电子产品的快速发展，普通电子产品的消费已经满足人们需求。人们开始追求具有最新科技和更多功能的产品，拥有高科技含量的电子式智能玩具迅猛发展。语音识别技术作为当今社会运用火热的一门技术，如果运用在玩具中，所开发的新产品会有很大的市场，受到消费者的青睐。现在的玩具市场大都开始运用传感器技术，而这些高科技技术的结合所产生的玩具机器人，已经开始出现在电子玩具市场中。
本文所设计的声控小车只是实现了一些基本的功能，还有很大的开发空间。我们可以在本设计的基础上添加一些功能模块，来实现更多的功能。如果添加一些传感器模块、摄像头模块和无线传输模块，可以实现可视化的多功能智能小车。如果把这些放在现实中，就是一辆无人驾驶的汽车。就想电影美国队长2里面神盾局的局长尼克·佛瑞所驾驶的汽车，在尼克·佛瑞受伤的时候，自动启动语音系统，用语音来操纵汽车行驶和攻击。
相信在未来的几十年里，那些电影中出现的科技肯定会出现在我们的显示生活中。
2 小车的设计方案
2.1设计方案的选择
基于单片机的声控小车大致可分为两种设计方案：一种是用普通的MSC-51系列单片机作为微处理单元，利用外围的语音芯片电路作为语音控制单元，两者相互结合对小车的电机驱动进行控制的设计；另一种是使用凌阳公司生产内部具有语音识别功能的SPCE061A作为核心的控制单元，直接对小车的电机驱动电路进行控制的设计。
在基于MSC-51系列单片机的设计方案中，MSC-51系列单片机是一种广泛运用的单片机，价格便宜和易于学习，其开发方面的技术已经非常成熟，并且已被大部分人熟练掌握[13]。但是，MSC-51系列单片机结构简单，功能相对与其他单片机来说较少，若果要实现小车的语音控制功能，就必须要在单片机外围电路额外加上语音芯片以及与其相关的MIC和AD转换电路。语音芯片是一种新型的产品，要实现语音控制功能还要进行语音的压缩、编码、解码和语音识别，这些都需要运用相对应的算法，进行大量的计算，把声音信号转化成数字信号。然后，通过单片机对小车的电机驱动电路进行控制。
在基于凌阳公司生产的SPCE061A的设计方案中，SPCE061A是一款能单一芯片实现少量语音录制和播放单片机，不需要依靠外围的语音芯片，通过自带的语音识别单元把声音信号通过内部的ADC输出数字信号，直接控制小车电机驱动电路。凌阳公司为用户提供大量语音库文件，可以直接进行调用，省去了编码和解码需要进行的大量操作，这大大节省了时间[14]。
综合上面的分析，采用基于凌阳公司生产SPCE061A的设计方案更合适，这样可以在较少外围电路情况下实现相同的功能，让整个设计更加简洁。
2.2整体设计方案
声控小车的电路整体设计按照各部分实现的功能可以分为三大模块：语音识别模块、MCU核心控制模块和电机及其驱动模块，这些模块之间的关系如图1所示。
图 1 系统整体设计方案
实际中，语音识别模块主要进行声控小车中“声”的部分。语音模块主要通过麦克风采集小车操作人员发出指令的声音信息，提取有效的特征语音和模板库里面的语音进行对比，识别出操作人员所发出的指令，把信号发给MCU核心控制模块[15]。MCU核心控制模块针对语音模块输出的信号，进行处理，做出下一步指令，并传送到电机驱动模块，控制相对应的电机运转。例如：当操作人发出“前进”指令时，语音模块根据采集的声音，把“前进”的指令转换成为数字信号发送给MCU，MCU小车后轮的电机运转，而方向电机不运转，小车前进。
声控小车的车身整体设计根据传统的设计，采用常用的双电机四轮驱动的车身底座。后轮作为动力部分的驱动轮，为整个小车提供动力，驱动小车行驶；前轮作为方向部分，可以灵活转动，在连杆和支点的作用下，控制小车的前轮摆动，改变小车的行驶方向，使其向左或者向右行驶[16]。自然状态下，前轮在弹簧的作用下保持在中间位置，电机正反转时候方向发生改变，其大致结构如图2所示。
图2 小车车身和电机驱动结构图
3 系统的硬件设计
声控小车的硬件部分按照其主要实现的功能分为四大类：语音模块、MCU 核心控制模块、电机及其驱动电路模块和电源模块。
3.1 MCU核心控制模块设计
在小车的整体设计方案中，通过对MSC-51系列单片机和凌阳SPCE061A单片机的对比发现凌阳单片机的内置语音单元，可以让整个小车的设计变得更简洁。采用凌阳SPCE061A单片作为整个设计的控制核心，可以直接使用凌阳公司大学生计划中的凌阳61开发板[17]。
3.1.1凌阳61A开发板
凌阳61A板有两种，一种是集成所有常用功能大型开发板，也可称为开发箱；另一种是一种精简半成品开发板，大小相当于常用的银联卡，如图3所示。
图 3 凌阳61A精简单片机半成品开发板实物图
根据凌阳大学计划中所展示的成品，大部分都只是使用SPCE061A精简开发板—61A板进行设计，以精简开发板作为核心，添加不同的功能模块来设计出相应的产品。凌阳SPCE061A精简开发板配有在线调试功能，在自身的开发环境中不需要外界人和仿真、调试器就可以完成在线编程、仿真和调试功能。SPCE061A精简开发板配有在线调试器、麦克风等，用户不需要外接人和器件就可以实现语音的录放等功能[18]。
凌阳SPCE061A精简开发板可以分为七个功能区：电源区、下载区、音频区。SPCE061A及周边、键控区、复位区和端口区，其大致的分区如图4 所示。
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图 4 凌阳61A 精简开发板功能分区图
3.1.2凌阳SPCE061A 单片机
凌阳SPCE061A 单片机是我国台湾凌阳科技股份有限公司设计生产，并且拥有独立自主知识产权的一款16
位微处理器，具有很高处理速度。
SPCE06A 与之前的SPCE500A 相比较，SPCE061A 内嵌了32K 的闪存，这样满足了大部分资源需求较少的用户，同时使程序的调试更加方便[18]。凌阳SPCE061A 的脚位如图5所示：
图 5 凌阳SPCE061A 的脚位图
电源区
端口区
复位区
凌阳SPCE061A单片机的工作电压为 2.6~3.6V，（IO参考电压）为
~5.5V；系统的频率范围为0.32MHz~49.152MHz。如果工作电压超出规定范围，系统就会停止工作，不会烧坏单片机。
凌阳SPCE061A单片机是一种可编程音频处理单片机，使用它可以非常方便地实现语音的识别和录放等功能。在语音方面，相对于其它语音芯片那些复杂的语音处理算法，凌阳公司提供了语音功能的库函数，只要了解了这些函数的使用方法，就能容易的实现语音的识别和语音录放等功能。在没有围存储的情况下，使用凌阳音频编码SACM_S240方式，可以自己录制210秒的语音数据[19]。
凌阳SPCE061A拥有7通道A/D模拟量的输入范围为1/2VDD+/-1/4VDD 的10位精度的ADC，；2个10位DAC输出通道和两个16位可编程定时器/计数器以及32位通用可编程输入/输出端口，在实现自身基本功能的同时，还有更大的扩充和开发空间[20]。
3.1.3 MCU核心控制电路
整个声控小车设计的控制核心就是凌阳SPCE061A精简开发板的控制核心——SPCE061A及其周边。核心控制电路以凌阳SPCE061A为未处理单元，在单片机的周围加上让其工作的外围电路，如时钟电路、PLL外围电路和复位电路等，整个设计的核心控制电路设计电路如图6所示。
图 6 MCU核心控制电路图
SPCE061A的时钟电路主要为单片机提供准确的实时时钟震荡信号。时钟电路中采用32768Hz的外接晶振振荡器和两个20pf的晶振电容。晶振和与其相连电容的质量会影响SPCE061A单片机在正常的弱振方式下的晶振起振，如果选取的晶振或者电容的质量太差，可能会造成单片机运行几秒就重置或者死机的现象[21]。
SPCE061A锁相环电路主要包括片内PLL电路和片外PLL电路。片外PLL 电路的电阻和电容如果与使用说明上所推荐的值不一致，可能会导致芯片的时基不正常。PLL锁相环电路主要对系统提供的实时时钟的基频进行倍频处理，输出系统的时钟：Fosc。Fosc在默认状态下为24.576MHz ，还可以通过对P_SysyemClock的7、6、5为进行设置。PLL锁相环电路可以把频率调整至49.152MHz、40.96MHz、24.576MHz或者20.48MHz，其原理如图7所示。
系统时钟选频第P_systemClock7、
6、5、位
图 7 锁相电路工作原理图
SPCE061A的复位电路与普通单片机的复位电路功能相同，当单片机系统在运行时，收到外界环境干扰而出现程序跑飞的时候，按下复位键，实现内部程序自动从头开始执行。
MCU核心控制电路在声控小车主要实现将从语音识别电路中所接收到的信号反应给单片机内部的中央处理单元，中央处理单元把语音识别模块得到的用户指令转化成为数字信号，通过单片机的I/O端口反应到电机的驱动电路中，驱动电机按照用户发出的指令进行相应工作。
3.2语音模块的设计
3.2.1语音识别技术
语音识别技术是一种非常有意义的发明，它的出现让电子产品和电气产品更加智能化、人性化。语音识别技术现在已经广泛运用在我们的现实生活中，比如智能语音玩具、智能声控家具以及机器人等。语音识别技术根据说话方式的不同，可以分为连续语音识别系统、连词语音识别系统和孤立词语音识别系统。另外，
语音识别系统根据对说话人的依赖程度，有可以分为特定人语音识别系统和非特定人语音识别系统[22]。
声控小车中说话人主要发出“前进”、“左转”、“右转”和“停止”这四个指令，这些指令都只是一个词，所以本系统采用的是孤立词语音识别系统和特定人语音识别系统。采用特定人语音识别系统主要从两方面进行考虑：一方面，废铁盯人语音识别技术开发成本高，每个模板都要由不同年龄、不同性别、不同口音的很多人来进行训练，并且对处理器的运算速度和内存要求都特别高，不适合应用在凌阳SPCE061A单片机上；另一方面，本系统是声控小车，归属于玩具，面对的是个人，只需要对使用者进行语音识别就可以了，并且对训练人发出的指令识别率特别高。
声控小车的语音识别模块语音识别原理如图8所示。由于使用特定人语音识别技术，在首次使用前需要进行语音训练，训练后的语音生成指令模板，并装载在SPCE061A单片机的闪存中，用来和以后接收到的语音进行对比和识别。外界的语音信号通过麦克风输入语音模块，首先对收到的语音进行端点检测，提取其中的有效语音，进行信号特征分析提取，然后把提取到的信号特征参数与模板中的语音进行相似度对比，并将匹配到的指令序号发送给SPCE061A单片机的控制单元[23]。
图 8 语音识别工作原理图
3.2.2语音识别模块电路
凌阳SPCE061A的语音识别电路非常简单，只有一个MIC音频电路。因为凌阳SPCE061A单片机本身就是一款可编程音频处理单片机，所以本设计中的语音识别电路不需要增加外围的语音芯片，只需添加一个麦克风并与单片机内部的声音模/数转换器输入通道、内置麦克风放大器和自动增益（AGC）功能相结合。语音识别模块原理电路如图9所示。
图 9 语音识别模块原理电路图
语音识别模块主要以凌阳SPCE061A单片机内部的语音处理单元为核心，在单片机外加的麦克风语音输入电路进行语音采集，语音信号从麦克风输入经过放大、滤波后输入到单片机，将信号进行A/D变换，并将数据与语音训练所保存的语音指令（前进、停止、左转和右转）模板逐一进行比较，找到相符合的模块，把相应的特征信号发送给单片机内部的中央处理单元，让单片机进行相对应工作。
3.2.3语音播报电路
语音播报电路只是在凌阳SPCE061A单片机的基础上增加一个功率放大电路，把单片机发出的语音信号通过Spy0030放大后通过小喇叭播放出来，电路如图10所示。
图 10语音播报电路原理图
语音播报电路主要由凌阳功放Spy0030组成，单片机的并联两个DAC引脚和MICOUT管脚构成整个语音播报电路输入部分，信号经过电容滤波和可变电阻后进入功率放大器单元。功率放大器S0030py按照三极管的电流控制作用，将电源的功率转化为按照输入音频信号的变化的电流，这样就得到了与原先相比放大β倍的输出信号[24]，这些信号通过外接的小喇叭进行播报识别出来的语音。
3.3 电机及其驱动电路模块设计
3.3.1 H桥驱动电路
根据任务书中实现小车的前进、停止、左转和右转的任务要求，设计中的电机驱动模块采用全桥驱动电路进行设计。全桥驱动电路的工作原理是由四个三极管控制电机的电平，从而控制电机的正反转。全桥电路中，当把三极管按照矩形顶点放置，电机摆放在四个三极管中心，全桥驱动电路工作原理的电路图就像英文字母H，又称为H桥驱动电路[25]，如图11所示。
+5V+5V
图 11 H桥驱动电路工作原理图
H桥电路控制电机的正反转和停止的工作原理就是控制四个三极管的导通和开断，三极管就像一个单刀双掷开关。当可以为电机提供正负电压的两个相应三级关导通，而另外两个三级关断开时，电机工作；当四个三年管都关断时，不能为电机提供有效正负电压，电机停止；当四个三极管同时为导通状态时，整个H桥电路上会出现很大的短路电流，会严重的烧毁三极管，甚至给整个系统带来严重的后果。
3.3.2小车前轮驱动电路
在声控小车设计中，虽然两个电机所担当的任务不同，但是仍然采用相同的驱动电路来对前后轮单机分别进行驱动。
前轮方向电机的驱动电路设计如图12所示。小车左转和右转的方向控制主要由前轮驱动控制电路来实现。前轮电机的驱动主要由Q1、Q2、Q3和Q4组成H桥的四个桥臂，Q5和Q6控制Q1、Q2、Q3和Q4的导通和关断，单片机的IOB8和IOB9控制Q5和Q6的电平。
图 12 前轮方向电机的驱动电路图
在H桥中，Q1和Q4构成一个电机正转控制组合；Q2和Q3构成一个电机的反转控制组合。当Q1和Q4同时导通，并且Q2和Q3关断时，前轮电机正转，即小车左转；当Q2和Q3同时导通，并且Q1和Q4关断时，前轮电机反转，即小车右转[26]。
Q1和Q4的导通和关断由Q5进行控制，Q2和Q3的导通由Q6进行控制，而Q5和Q6分别有单片机的IOB8和IOB9控制。当单片机的IOB8和IOB9分别给出高电平和低电平时，Q1和Q4导通，Q2和Q3关断，小车左转；同理，单片机的IOB8和IOB9分别给出低电平时，小车右转；当单片机的IOB8和IOB9都给低电平时，Q1、Q2、Q3和Q4全部关断，小车的方向不发生改变[27]。单片机控制小车前轮方向电机的工作原理如表1所示。
表1 小车前轮方向电机的工作原理表
IOB8 IOB9 Q1 Q2 Q3 Q4 电机方向
0 0 关断关断关断关断停止直行
1 0 导通关断关断导通正转左转
0 1 关断导通导通关断反转右转3.3.3小车后轮驱动电路
后轮驱动电机驱动电路设计如图13所示。小车的前进和停止主要通过后轮驱动电机的驱动电路来实现。前轮驱动电机的驱动主要由Q7、Q8、Q9和Q10
组成H桥的四个桥臂，Q11和Q12控制Q7、Q8、Q9和Q10的导通和关断，单片机的IOB10和IOB11控制Q11和Q12的电平。
在H桥中，Q7和Q10构成一个电机正转控制组合。当Q7和Q10同时导通，并且Q8和Q9关断时，后轮驱动电机正转，即小车前进；当Q7、Q8、Q9和Q10同时关断时，后轮驱动电机停止转动，即小车停止。
图 13后轮驱动电机驱动电路图
Q7和Q10的导通和关断由Q11进行控制，Q8和Q9的导通由Q12进行控制，而Q11和Q12分别有单片机的IOB10和IOB11控制。当单片机的IOB10和IOB11分别给出高电平和低电平时，Q7和Q10导通，Q8和Q9关断，小车前进；当单片机的IOB10和IOB11都给低电平时，Q7、Q8、Q9和Q10全部关断，小车后轮驱动电机停止运转[28]。单片机控制小车后轮驱动电机的工作原理如表2所示。
表 2 后轮轮驱动电机的工作原理表
IOB10 IOB11 Q7 Q8 Q9 Q10 电机方向
0 0 关断关断关断关断停止停止
1 0 导通关断关断导通正转前行3.4电源模块
整个声控小车的电源按照不同的供电体可以分为三类电源信号：电机及其驱动电路电源、61A精简开发板电源和SPCE061A单片机I/O端口输出电源。
电源模块的整体电路设计如图14所示。整个系统采用四节干电池供电，电机及其驱动电路直接采用电池供电（VCC），61精简开发板采用电池经过二极管IN4007后的电源（VCC_61）,SPCE061A单片机I/O端口输出电源通过61精简开发板的Vio跳线选择获得。电路中的二极管IN4007有两个作用：降压和保护。一方面，四节干电池的电压最高可达6V，超过了61精简开发板的供电电压，加入二极管IN4007后可以有效的降低电压；另一方面，根据二极管的单向导电性
智能循迹小车___设计报告
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁 桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月
本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理 器； 采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
凌阳16位单片机应用基础 作者：罗亚非 出版社：北京航天航空大学出版社 类别：社会科学 凌阳16位单片机应用基础的简介 凌阳十六位单片机(’nSPTM)是台湾凌阳公司2001年推出的第一代单片机,低价,实用,功耗低和简单易学等特点,讲述该系列单片机的内部结构,开发工具,还提供大量应用程序举例和设计方法,通俗流畅,例题丰富,可作为从事单片机开发与应用的工程技术人员及广大单片机爱好者的自学用书,本科,在专的专业教材, 凌阳十六位单片机(’nSPTM)是台湾凌阳公司2001年推出的第一代单片机, 书本出处：凌阳16位单片机应用基础的PDF电子书下载 凌阳16位单片机应用基础的内容预览 第1章 SPCE061A单片机简介 1.1 凌阳16位单片机 1.2 SPCE061A简介第2章 SPCE061A单片机的硬件结构 2.1 ’nSPTM的内核结构 2.2 SPCE061A的片内存储器结构 2.3 SPCE061A的输入/输出接口 2.4 时钟电路 2.5 锁相环PLL振荡器 2.6系统时钟 2.7 时间基准信号 2.8 定时器/计数器 2.9 睡眠与唤醒 2.10模/数转换器ADC 2.11 DAC方式音频输出显示全部信息第1章SPCE061A单片机简介 1.1 凌阳16位单片机 1.2 SPCE061A简介第2章SPCE061A单片机的硬件结构 2.1 ’nSPTM的内核结构 2.2
SPCE061A的片内存储器结构 2.3 SPCE061A的输入/输出接口 2.4 时钟电路 2.5 锁相环PLL振荡器 2.6 系统时钟 2.7 时间基准信号 2.8定时器/计数器 2.9 睡眠与唤醒 2.10 模/数转换器ADC 2.11 DAC方式音频输出 2.12 低电压监测/低电压复位（LVD/LVR）2.13 串行设备输入输出端口（SIO） 2.14 通用异步串行接口UART 2.15 保密设定 2.16 看门狗计数器（WatchDog）第3章 指令系统 3.1指令系统的概述及符号约定 3.2 数据传送指令 3.3 SPCE061A的算术运算 3.4 SPCE061A的逻辑运算 3.5 SPCE061A的控制转移类指令 3.6 伪指令第4章 程序设计 4.1 ’nSPTMIDE的项目组织结构 4.2 汇编语言程序设计 4.3 C语言程序设计 4.4 应用程序设计第5章 中断系统 5.1 概述 5.2 SPCE061A的中断系统 5.3 中断系统的应用第6章 集成开发环境IDE 6.1 概述 6.2 菜单 6.3 工具栏 6.4 窗口 6.5 项目 6.6 代码剖视器使用及功能 6.7 程序示例第7章 凌阳音频压缩算法 7.1音频概述 7.2 凌阳音频简介 7.3 常用的应用程序接口API的功能介绍及应用 7.4 语音压缩方法 7.5键控放音程序介绍 7.6 语音辨识 7.7 小结第8章 ’nSPTM单片机应用及开发技术 8.1 ’nSPTM的应用领域 8.2 SPCE061A单片机应用举例 8.3 数字滤波程序 8.4 卷积编码以及数字比特译码 8.5 CRC校验程序附录1 C—Lib中的函数集附录2 ’nSPTM的指令集一览附录3 ’nSPTM汇编器伪指令集附录4 ’nSPTM编译相关错误信息附录5 端口速查表附录6 符号约定 更多PDF电子书下载！
基于STC89C52单片机红外智能循迹小车 实验报告册 学院：电气工程学院 协会：电子科技协会 班级：电气1206 班 姓名：蔡申申 学号：201223910625 联系方式：151 **** ****
摘要 本报告论述了自己参加第八届河南工业大学科技创新大赛——基于STC89C52RC单片机红外智能循迹小车的方案论证、制作过程、调试过程。设计采用STC89C52RC单片机为核心控制器件，采用TCRT5000红外反射式开关传感器作为小车的循迹模块来识别白色路面中央的黑色引导线，采集信号并将信号转换为能被单片机识别的数字信号，单片机获取路面信息后，进行分析、处理，最后控制减速电机转动实现转向。实验表明：该系统抗干扰能力强、电路结构简单、制作成本低，运行平稳、可靠性好。 关键词：STC89C52单片机、反射式光电对管、PWM调速 减速电机
目录 摘要 (2) 1 绪论 (4) 1.1 智能循迹小车概述 (4) 1.1.1 循迹小车的发展历程回顾 (4) 1.1.2 智能循迹分类 (4) 1.1.3 智能循迹小车的应用 (5) 2 智能循迹小车总体设计方案 (5) 2.1 整体设计方案 (5) 2.1.1 系统设计步骤 (5) 2.1.2 系统基本组成 (5) 2.2 整体控制方案确定 (6) 3 系统的硬件设计 (6) 3.1 单片机电路的设计 (6) 3.1.1 单片机的功能特性描述 (6) 3.1.2 晶振电路 (7) 3.1.3 复位电路 (7) 3.2 光电传感器模块 (8) 3.2.1 传感器分布 (8) 3.3 电机驱动电路 (9) 3.3.1 L298N引脚结构 (9) 3.3.2 电机驱动原理 (9) 4 系统的软件设计 (10) 4.1 软件设计的流程 (10) 4.2 本系统的编译器 (10) 5 系统的总体调试 (11) 5.1 硬件的测试 (11) 5.2 系统的软件调试 (11) 结论 (11) 致谢 (11) 参考文献 (12) 附录A 原理图与模块电路图 (12) 附录B 程序代码 (13) 附录C 硬件实物图 (15)
莱芜职业技术学院鲁战磊吴丛善魏玉良 目录 摘要： (2) 关键词： (3) 一、设计任务概述 (3) 1.1设计任务概述 (3) 1.2基本任务 (3) 1.3发挥部分 (3) 二、系统方案论证与选择 (4) 2.1车体方案论证与选择 (5) 2.2控制模块论证与选择 (5) 2.3电源模块论证与选择 (6) 2.4电机模块选择与论证 (6) 2.5电机驱动模块选择与论证 (6) 2.6避障模块的选择与论证 (7) 2.7循迹模块选择与论证 (7) 2.8金属传感器模块论证与选择 (7) 2.9铁片转移模块论证与选择 (8) 2.10报警和语音提示模块选择与论证 (8) 2.11显示模块论证与选择 (8) 2.12智能救援小车最终方案 (8) 三、硬件系统的设计与功能实现 (9) 3.1救援小车主线路板制作 (9) 3.2微控制器电路的设计与原理 (9) 3.3电源电路原理与设计 (10) 3.4电机驱动电路的原理与设计 (10) 3.5避障电路的原理与设计 (10) 3.6光电开关的安装 (11) 3.7循迹电路的原理与设计 (11) 3.8金属检测电路的原理与设计 (11) 3.9铁片转移电路原理与设计， (12) 3.10语音提示电路的原理与设计 (12) 3.11系统其它功能的扩展 (12) 四、软件设计的实现与说明 (13) 4.1主程序流程图 (13) 4.2路面循迹子程序流程图 (14)
4.3智能救援小车系统的部分程序清单 (15) 五、系统功能测试 (17) 5.1使用仪器及设备清单的说明 (17) 5.2系统功能测试 (17) 5.2.1基本要求部分的功能测试 (17) 5.2.2发挥部分的功能测试 (17) 六、结论 (19) 七、结束语 (19) 八、参考文献： (19) 摘要 本小组设计制作的一款智能救援小车，能够实现2008年山东省电子设计竞赛G题的基本部分和发挥部分的所有功能要求。另外具有以下扩展功能功能：测温、无线遥控、测速及里程、测量路面坡度。 本作品以两个直流减速电机为驱动，通过各类传感器件来采集信息，送入主控单元STC 89C52单片机，处理数据后完成相应的操作，以实现相应的功能。直流减速电机采用电机专用驱动芯片L293D进行驱动，其中避障采光电开关来完成；用RPR220型光电对管完成系统循迹功能；铁片检测部分通过电感式接近开关铁片进行信号的采集，接近开关反馈的信号送入单片机处理，由控制单元处理信号并控制相应的线圈，利用线圈用电产生磁场的效应捡起铁片并转移到题目中所指定的区域，由语音提示电路提示小车操作完成。实现了智能救援小车在
声控小车设计 中文摘要： 声控小车指的是能够在人的语音命令控制下完成具体动作的小车，主要由控制板、驱动电路和车体组成，同时还要编辑合适的软件来具体控制小车的动作。 控制板主要负责软件的写入，能够完成语音信号的压缩、存储、辨识、响应等功能，而驱动电路则能够根据控制板送来的驱动信号对车体上的直流电机和继电器进行控制，从而完成具体的动作。 在本次设计中，控制板我们将采用凌阳公司的16位单片机，驱动电路将根据单片机的控制原理由我们利用模拟器件自己焊接。软件的编写将主要参考单片机的C语言程序设计，编译环境为凌阳公司的IDE 1.16.1.具体软件编写和硬件功能实现将在正文中详细讲述。 关键词：凌阳16位单片机,语音识别，单片机C语言编程，驱动电路设计 英文摘要： The audio-control car is a kind of car that can be controlled by human's voice and can achieve many functions such as Turn-right ,Turn-left, Go-ahead and Back-off. The car is composed of 3 parts: control board, drive board and base. The software should be downloaded in the control board is also necessary. For the control board, it should have 2 qualifications: first, the software can be planted in, second, the voice signal can be compacted, stored, differentiated and responded. For the drive board, it should control the DC motor and the relay directly via the signal that sent by the control board. For this design, we will use the Single Chip Microprocessor (SCM) manufactured by Sunplus Corporation as the control board, so the drive board should be fit for the SCM. The software will be compiled in the IDE 1.6.1 also provided by Sunplus Corporation. The design process will be introduced in the following text in details. Keywords: Single Chip Microprocessor, Audio control, program design.
智能循迹小车设计 专业：自动化 班级：自动化132 姓名：罗植升莫柏源梁桂宾 指导老师： 2014年4月——2010年6月 摘要：
本课题是基于STC89C52单片机的智能小车的设计与实现，小车完成的主要功能是能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。小车系统以 STC89C52单片机为系统控制处理器；采用红外传感获取赛道的信息，来对小车的方向和速度进行控制。此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。 引言
当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。现在国外的自动控制和传感器技术已经达到了很高的水平，特别是日本，比如日本本田制作的机器人，其仿人双足行走已经做得十分逼真，而且具有一定的学习能力，还据说其智商已达到6岁儿童的水平。 作为机械行业的代表产品—汽车，其与电子信息产业的融合速度也显著提高，呈现出两个明显的特点：一是电子装置占汽车整车（特别是轿车）的价值量比例逐步提高，汽车将由以机械产品为主向高级的机电一体化方向发展，汽车电子产业也很有可能成为依托整车制造业和用车提升配置而快速成为新的增长点；二是汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（ABU ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展在汽车智能化方向的发展要求，提出简易智能小车的构想，目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化的简易小车，获得项目整体设计的能力，并掌握多通道多样化传感器综合控制的方法。所以立“智能循迹小车”一题作为尝试。 此项设计是在以杨老师提供的小车为基础上，采用AT89C52单片机作为控制核心，实现能够自主识别黑色引导线并根据黑线走向实现快速稳定的寻线行驶。
第1章 SPCE061A单片机简介 (1) 1.1凌阳16位单片机 (1) 1.2 SPCE061A简介 (2) 1.2.1 总述 (2) 1.2.2 性能 (2) 1.2.3 结构概览 (3) 1.2.4 芯片的引脚排列和说明 (4) 1.2.5 特性 (6) 1.2.6 SPCE061A最小系统 (7) 1.2.7 SPCE061A开发方法 (8) 1.2.8 应用领域 (10) 北阳电子内部技术资料0
第1章 SPCE061A单片机简介 1.1 凌阳16位单片机 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称μ’nSP?）。围绕μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列单片机（以下简称μ’nSP?家族）采用的是模块式集成结构，它以μ’nSP?内核为中心集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件，如图1.1所示。 图1.1μ’nSP?家族的模块式结构 μ’nSP?内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。 μ’nSP?家族有以下特点: 体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展 北阳电子内部技术资料1
#include
M23=1; M24=0; dj1=50; dj2=7; } ////向左大调//// void left() { M11=0; M12=1; M23=1; M24=0; dj1=7; dj2=80; } ////向右大调//// void right() { M11=1; M12=0; M23=0; M24=1; dj1=80; dj2=7; } ////循迹动作子函数//// void xj() { if(HW1==0&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //前进逻辑 { qianjin(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==0&&HW4==0) //左右微调 { turnleft2(); } if(HW1==0&&HW2==1&&HW3==0&&HW4==0) { turnright2(); } if(HW1==1&&HW2==0&&HW3==1&&HW4==0) //左右大调 { left(); }
简易智能小车设计方案 一、设计总览 本设计以单片机小车的控制核心，设计分为 5 个模块：前轮PWM 驱动电路、显示及声光指示模块、轨迹探测模块、障碍物探测模块、光源探测模块。前轮PWM 驱动电路用于转向控制；后轮PWM 驱动电路用于方向和速度控制；探测模块利用三个光感元件，对黑色轨道进行寻迹；障碍物探测模块用于对两个障碍物进行探测；光源探测模块利用三个光敏电阻制成，用于寻光并确定光源角度，以期获得较为精确的转向值。绕障方案利用障碍物较低这个重要条件，在C 点出发后，利用光敏电阻获得光源的方向 1．轨迹探测模块设计 ●用三只光电开关。 一只置于轨道中间，两只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线（即回到轨道）再恢复正向行驶。现场实测表明，虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆（因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离到达不了精确计算值 1 厘米），但只要控制行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶。 2．数据存储 ●直接用单片机内部的 RAM 进行存储。 虽然不能在断电后保存数据，但可以在实验结束后根据按键显示相应值。而且本实验的数据存储不大，采用 RAM 可以减少 IO 接口的使用，便利 IO 接口分配，故此方案具有成本低、易实现的优点，更符合实际需求。 3．障碍探测模块方案 考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物40CM 的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置和方向。否则，如果范围太大，则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案。 ●采用一只红外传感器置于小车右侧并与小车前进方向呈一固定角度。 基于对C 点后行车地图中光源及障碍物尺寸、位置的分析，我们采用了从 C 点出发即获得光源对行车方向的控制，在向光源行驶的过程之中检查障碍物并做
声控小车结题报告 小组成员：关世勇吴庆林 一、项目要求： 声控小车是科大华为科技制作竞赛命题组的项目，其要求是编写一个语言识别程序并适当改装一个小型机动车，使之在一个预先不知道具体形状的跑道上完全由声控来完成行驶比赛。跑道上可以有坡面，坑，障碍等多种不利条件，小车既要具有较快的速度，也要同时具有较强的灵活性，能够克服上述条件。 二、项目分析： 由于小车只要求完成跑道上的声控行驶，所以我们可以使用简单的单音命令来操作，如“前”、“后”、“左”、“右”等。 由于路面有各种不利条件，而且规则要求小车尽可能不越过边线，这就决定了我们的小车不能以较高的速度进行长时间的快速行驶。所以我们必须控制小车的速度和行进距离。 由于外界存在噪声干扰，所以我们必须对噪声进行处理以减小其影响。 鉴于上诉各种要求，我们决定对购买的遥控小车进行简单改造，使用PC机已有的硬件条件编写软件来完成语音的输入，采集，处理和识别，以实现对小车的控制。 三、解决思路与模块： 整个程序大致可划分为三个模块，其结构框图如下图所示： 整个程序我们在Visual C++ 环境下编写。 四、各模块的实现： 1声音的采集： 将声音信号送入计算机，我们利用了声卡录音的低层操作技术，即对winmm.lib进行API调用。
具体编程时这一部分被写在一个类中（Soundin 类）。 在构造函数中设定包括最大采样率（11025），数据缓存（作为程序一次性读入的数据，2048），声卡本身所带的一些影响采样数据等的各种参数； 调用API 函数waveInGetNumDevs （返回UNIT ，参数为空）检察并打开声音输入设备，即声卡；并进而使用waveInGetDevCaps 得到声卡的容量（在waveInCaps 中存有该数据，对其进行地址引用，从DWORD dwFormats 得到最大采样率、声道数和采样位）； 创建一个叫WaveInThreadEvent 的事件对象，并赋予一个Handle ，叫m_WaveInEvent ，开始利用线程指针m_WaveInThread 调用自定义的线程WaveInThreadProc ； 对结构WA VEFORMA TEX 中WaveInOpen 开始提供录音设备。注意设备句柄的得到是通过对HWA VEIN 型数据m_WaveIn 的引用。 由于通过这种方式进行录音的文件格式是.wav ，所以要先设置录音长度，以及对头文件进行一些设置：包括buffer 的地址为InputBuffer 的初始地址，大小为录音长度的两倍，类型。使用waveInPrepareHeader 为录音设备准备buffer 。然后使用waveInAddBuffer 函数为录音设备送出一个输入buffer 。最后使用waveInStart(m_WaveIn)打开设备。 程序中WaveInThreadProc 需要提出另外说明，因为通过这个线程我们可以实现采样和数据提取。该线程首先定义一个指向CsoundIn 类的指针pParam ，并将其宏定义为PT_S 。而线程参数即为空指针pParam 。使用WaitForSingleObject 将录音过程设置为一旦开始就不中止（除非中止线程）。在此线程中做如下两个工作：将数据送入buffer ，并将数据传入某个参数（其调用一个函数，将buffer 中的数据送入该函数的参数*pt ），而这些数据正是我们要利用和处理的数字化的语音信息。 2 声音的预处理： 声音信息的预处理主要包括音头和音尾的判断，声音的预加重，分帧处理和窗化处理。 A 音头音尾的判断与提取： 这是该项目的一个难点。由于我们的声音信号不是连续给出的，而且现场还有噪声的存在，所以我们必须通过适当的方法来判断采集的数据是不是我们所要的声音控制信号。这又是该项目的一个重点。若声音指令信号提取的不恰当，那么我们采样所得的数据就和我们实际的语音信号就会有很大的出入，这样不但会延迟语音识别的时效性，而且会降低对这些声音信号的识别率。对声音信号的提取，主就是确定音头、音尾的位置。常用的方法有过零率和短时距能量等几种。我们这里采用的就是过零率这个方法。首先对噪声取样，从这些噪声样本中得到噪声的上下限，将实时信号与这个门限进行比较，得到过零率。 定义过零率Zcr 如下： )]1([)]([--= ∑∞ -∞ =m x Sgn m x Sgn Zcr m 其中： 1)]([=n x Sgn N o i s e M a x n x >)( 为噪声上限）NoiseMax ( 1)]([-=n x Sgn N o i s e M i n n x <)( 为噪声下限）NoiseMin ( 0)]([=n x Sgn o t h e r w i s 利用过零率的大小来判断是否有声音信号进入，若gate zcr Zcr _>(gate zcr _为预设的过零率值)，则表示有声音信号进入，就找到了音头。在找到音头的情况下，若gate zcr Zcr _<，
简易智能小车设计 报告
嵌入式系统课程设计题目：简易智能小车 学院：机电工程学院 专业：自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 目录
摘要 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 简易智能小车的概述 (2) 1.1 主要研究工作 (3) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 总体方案的设计 (3) 2.2 LPC2103的简介 (3) 2.3 单元电路的设计 (5) 2.3.1控制系统模块 (5) 2.3.2 键盘显示板模块 (6) 2.3.3稳压电源模块 (7) 2.3.4 驱动电路模块 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1 EasyJTAG-H 仿真器的使用 (10) 3.2 软件程序编写 (10) 第4章调试 (18) 4.1 电路焊接与检查 (18) 4.2 键盘显示板的调试 (18)
4.2 执行电路的调试 (18) 第5章结论 (19) 致谢...................................................................................................19参考文献 (20) 附录 (21) 附录1实物图 (21) 附录2 元器件清单表 (22)
摘要：本次课程设计采用ARM7系列LPC2103作为智能小车的检测和控制核心。利用PWM技术动态控制电动机的转速，来实 现直流调速的功能模块。经过键盘显示板上的八个按键,实现 小车不同方向的行驶，实现ARM与键盘显示板的人机对 话。 关键词：LPC2103、键盘显示板、L298整流电路、直流电机、稳压电源。 。
#define IOA4 (*(volatile BIT *)(P_IOA_Data)).bit4 #define DATA IOA4 //////////////////////////////////////////////////////////////////// //BitOpt.h比特操作 //作者：DreagonWoo //时间：2010年 /******************************************************************** 对数据类型为8比特和16比特的数据进行位读写0、1操作， 这样凌阳编译环境就能像51编译环境那样类似bit name = P1.1的语法 全局变量 BIT16 *bitPort = (BIT16*)P_IOA_Data; xxProject.h文件 #define DIO WRB0(bitPort)//读写 #define DIO_0 B0(bitPort,0)//写0 xxProject.c文件 DIO = 1; DIO_0; ********************************************************************/ #ifndef _BITOPT_H #define _BITOPT_H typedef struct { unsigned b0:1; unsigned b1:1; unsigned b2:1; unsigned b3:1; unsigned b4:1; unsigned b5:1; unsigned b6:1; unsigned b7:1; }BIT8,*PBIT8; typedef struct {
本科毕业设计（论文） 基于单片机的智能循迹小车设计 学生学院信息工程学院 专业测控技术与仪器 （光机电一体化方向）年级班别20 级（1）班 学号 学生姓名 指导教师 20 年6月
摘要 自循迹智能小车也是智能行走机器人的一种，智能小车可以适应不同的环境，不受外界温度、湿度、空间以及重力等各种恶劣条件的影响，在人类无法进入或者生存的环境中完成人类无法完成的任务。本课题是智能循迹小车系统的设计，智能小车的设计涉及传感器技术、电路涉及、程序设计、控制设计等多个方面的知识，是一项综合设计。设计目标是小车能沿着规划好的黑线行走，不偏离道路。。 智能循迹小车以木板车架为承载，包括单片机模块：STC89C52芯片；驱动模块：L298N驱动模块和两个直流电机；循迹模块：红外光电传感器和LM324运算放大器。红外光电传感器判断是否寻找到黑线，并将产生的电平信号发送至LM324运算放大器，再返回到单片机，单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块控制小车在黑线上实现前进后退左转右转。 关键词：智能小车，自动循迹，单片机，红外传感器
Abstract Self-tracing smart car is also a kind of intelligent walking robot, intelligent car can adapt to different environments, from outside temperature, humidity, space and gravity and other adverse conditions, in the human can not enter or survive the environment to complete the human Unable to complete the task. This topic is the design of intelligent tracking car system, intelligent car design involves sensor technology, circuit involved, programming, control design and other aspects of knowledge, is a comprehensive design. The design goal is that the car can walk along the planned black line without departing from the road. The The following steps: STC89C52 chip; drive module: L298N drive module and two DC motors; tracking module: infrared photoelectric sensor and LM324 operational amplifier. Infrared photoelectric sensor to determine whether to find the black line, and the resulting level signal sent to the LM324 operational amplifier, and then return to the microcontroller, the microcontroller according to the requirements of the program to make the appropriate judgment to the motor drive module control car on the black line Turn forward and turn right. Key words: intelligent car, automatic tracking, single chip, infrared sensor
华侨大学厦门工学院毕业设计(论文)开题报告 系：电气工程系专业班级：电气工程及其自动化4班
二、文献综述（国内外研究情况及其发展）： 国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段： 第一阶段 20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。 第二阶段从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目开始在这个领域的探索。在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC）。在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。 第三阶段从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。 相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有： （1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。 （2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。 可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对智能小车进行深入细致的研究，不但能加深课堂上学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。
基于单片机的智能寻迹小车毕业设计 系统主要由红外避障模块、声控模块、光电寻迹、电机驱动及语音播报模块组成。 采用P89V51单片机作为智能小车控制核心。系统能实现对线路进行寻迹，小 车可以 前进或后退，遇到障碍物可以自行停止并可以实现反向运行，系统可以利用声 音控 制小车的启停。整个系统小巧紧凑，控制准确，性价比高，人机互动性好。 P89V51单片机；红外避障；线路寻迹；直流减速电机 ABSTRACT System is mainly by infrared obstacle avoidance module, voice module, opto-electronics and motor drive tracing module. Used as a single- chip smart car P89V51 control core. System can realize the tracing lines, cars can go forward or backward, encountered obstacles can stop and reverse operation can be achieved, the system can use voice to control the start and stop car. Compact the entire system to control the accurate, cost-effective, good human-computer interaction. KEYWORD: P89V51MCU;Infrared obstacle avoidance；Tracing；DC motor speed 1
※※※※※※※※※ 级学生※※2015※※课程设计材料※※※※※※※※※※※ 课程设计报告书 课题名称智能小车蓝牙操控和循迹的实现 名姓 学号 院学 专业 指导教师 2019年2月15日 设计目的1 通过设计进一步掌握51单片机的应用,特别是在嵌入式系统中的应用。进一步学习51单片机在系统中的控制功能，能够合理设计单片机的外围电路,并使之与单片机构成整个系统。 2功能要求
智能小车作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等用途；并且能实现显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障等功能，可程控行驶速度、准确定位停车，远程传输图像、按键控制加速，减速，刹停，左转和右转、实时显示运行状态等功能。 3 总体设计方案 在现有玩具电动车的基础上，加了四个按键，实现对电动车的运行轨迹的启动，并将按键的状态传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种按键状态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AT89C51单 片机。以AT89C51为控制核心，利用按键的动作，控制电动小汽车的状态。加 装光电、红外线、超声波传感器，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小车的智能控制，如图1所示。简易智能电动车采用AT89C51单 片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位初始化，当到达规定的起始黑线，由小车底部的红外光电传感器检测到第一条黑线后，通过单片机控制小车[2]。在白纸所做轨迹道路中，小车通过超声波传感器正前开始记数、显示、调速方检测和光电传感器左右侧检测，由单片机控制实现系统的自动避障功能。在电动车进驶过程中，采用双极式H型PWM脉宽调制技术，以控制小车调速；并采用 动态共阴显示行驶时间和里程。小车通过光电传感装置实现驶向光源并通过循迹保持小车在白纸范围内行驶。当小车到达终点第二次检测到黑线时，单片机控制小车停车。 总体设计框架图图1 4 硬件电路选取与设计
凌阳单片机资料使用指南 1.1 初次接触单片机－使用《跟我学SPCE061A 单片机》 \61教学与创新\2教材与教案\跟我学SPCE061A单片机《跟我学SPCE061A单片机》无论有没有学过单片机，都可以从里面学习到有关凌阳SPCE061A单片机的基础知识。初学单片机的朋友，在学习时常会碰到些一时间无法理解的概念、原理等；对于这些不解，可以从微机原理、数字电路、模拟电路以及C语言编程类的书籍、资料中找到答案，假如之前没有学过这些知识呢？怎么办？其实不用太在意，最好找时间自己学习一下，对于初学者，最重要的是这些知识中的相关概念的理解，找一找，问一问，总会找到答案的。当然，最好还是系统地去学，这样打好了基础，在往深层次发展时才不会感到步履艰难。这就需要我们的学习下面的材料了！ 1.2 初次接触凌阳单片机－SPCE061A 30 课时PPT \61教学与创新\2教材与教案\SPCE061A教学30课时PPT 在这份PPT资料中，以图文、动画的形式向单片机爱好者展示SPCE061A的CPU特点、资源概况，各个硬件外设的工作机制以及使用方法，另外还介绍有关SPCE061A的开发工具介绍、汇编语言、极具特色的语音功能等等。另外，这份PPT资料中，在每一页都写上了详尽的注释，在学习时留意看一下，会发现很多教材上所没有的东西的。这个主要是提供给老师作为凌阳单片机教学和辅导来使用。 1.3 怎么样把凌阳单片机用起来呢？ 学以致用，学习单片机无非就是为了使用它。很多同学学习单片机考试通过就算OK。实际上我们认为这种观念是要不得的。单片机绝不是一门等同于模电、数电等科的课程。这是一种工具，是工具就要去用。学过C语言，我们可以在单片机用C语言对硬件进行操作，来熟悉C语言的使用；学过PID算法、模糊控制，我们就可以在水温控制、电机控制等场合去体会控制算法对被控对象的影响；学过卷积(或内积)运算，我们就可以尝试编写软件滤波算法等。当然学过传感器了，我们还可以通过单片机对传感器采集来的数据进行处理。可以说无论是控制、通讯、仪器仪表还是其他什么专业的内容，我们都可以使用单片机这个工具轻易的把理论和实践结合起来。所以学习单片机就要把它看成一个平台。单纯的单片机技术是没有什么用途的，关键是应用。 要能够动起手来做实验，需要这些东西： 1，开发板： 要使用一款单片机，开发板是必不可少的，针对SPCE061A单片机的开发板有好几种：SPCE061A精简开发板（也就是常说的61板了）、实验箱、实验仪。而61板一般是指大家在凌阳大学计划网站上看到的小红电路板，还有一种61板叫61B板，是贴片封装的SPCE061A 精简开发板。简单的说，只要有一块61板，就无需其它开发板设备了，当然我们还需要软件；2，软件开发工具： 要使用SPCE061A单片机，集成开发环境：unSP IDE是必不可少的；光盘中提供两个版本的集成开发环境：unSP IDE 1.16.1和最新的unSP IDE 2.0.0（\工具和开发软件）进行安装后，只要配合开发板、下载线，就可以进行在线仿真、在线调试了。如果需要了解unSP IDE 的使用，可以在SPCE061A的教材书中找到相关的内容，或都也可以通过《unSP IDE用户手册》进行学习。在使用unSP IDE的过程中，如果遇到使用上的问题可以到凌阳大学计划论坛