单片机遥控小汽车的设计方法(3)

2019-03-16 20:00

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或操作者按下“停止”键将结束本条路线的重放,等待选择下一条需要重放的路线或选择另外一种模式。 1.2.5 声控功能

本设计采用凌阳61板做了声控系统。打开遥控器电源后开始训练语音命令,由于受到单片机内的SRAM容量的限制只能录制5条语音命令,分别是前进、后退、左转、右转、停止。当识别出某条语音命令时和直接按下相应的按键等价,红外发射电路都会给小车发出相应的命令。操作者在使用声控功能时有语音提示音,所以操作很简便、快捷。 1.2.6 其他功能

小车还具有走数字功能,即小车可按照事先由程序设置好的路线行走,并洒下粉末,显示出一个数字。

除此之外,小车上还有左、右转向灯,倒车灯,障碍指示灯,模式指示灯,蜂鸣器报警电路,小车状态一目了然。

1.3 MCS-51系列单片机简介

MCS51单片机的基本结构如图1.1所示,其基本结构包括: ● 8位CPU;

● 片内震荡器及时钟电路; ● 32根I/O口线;

● 外部存储器ROM和RAM寻址范围各为64KB; ● 2个16位定时器/计数器; ● 5个中断源,2个中断优先级;

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T0 T1 时钟电路 ROM RAM 定时器/计数器 CPU 并行接口 串行接口 中断系统 P0~P3 TXD RXD INT0 INT1 图1.1 8051单片机的基本结构 ● 全双工串行口; ● 布尔处理器。

8051单片机的存储器结构特点之一是程序存储器和数据存储器分开,并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单片机称为哈佛结构单片机。

8051单片机在物理上有四个存储空间:片内程序存储器和片外程序存储器;片内数据存储器和片外数据存储器。

8051单片机有4个8位的并行接口,记作P0,P1,P2和P3,共32根口线,实际上它们就是SFR中的4个。这4个接口特性上主要差别是P0,P2和P3都还有第二功能,而P1口只能用做I/O口。4个口的驱动能力也是不相同。P1,P2和P3都能驱动3个LS TTL门,并且不需外加上拉电阻就能驱动MOS电路。P0能驱动8个LS TTL门,但驱动MOS电路时,若作为地址/数据总线,则可以直接驱动;而作为I/O口时,需外接上拉电阻才能驱动MOS电路。

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1.4凌阳SPCE061A精简开发板简介

凌阳61板是采用凌阳16位单片机为核心的开发系统,具有DSP处理功能和语音处理功能。利用该开发板可方便的实现语音的录、放、识别等功能。SPCE061A凌阳16位单片机的结构框图如图1.2所示:

SPECE061A的CPU工作速率为0.32MHZ-49.152MHZ;SRAM容量为2K字;程序存储器容量为32K字FLASH,使用凌阳音频压缩算法SACM_240方式(2.4Kbps),能容纳240秒语音数据;有两个16位的并行I/O接口;还具有ADC、DAC、麦克风放大器和AGC电路等。

由于IDE自带了很多有关语音录放、语音识别的API函数,所以采用61板来做声控系统比较方便。

图1.2 SPCE061A结构框图

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第2章 系统总体设计

2.1系统功能模块的划分

按照设计要求,系统可以分为以下几个基本功能模块:遥控模块、显示模块、前轮转向模块、后轮驱动模块、超声测距避障模块、寻找光源模块、记录与重放路线模块、里程检测模块等。

有些模块的功能是由硬件完成,有些模块的功能由软、硬件配合完成,有些模块则是由软件、硬件、机械三部分共同完成。

将系统拆分成以上的这些基本功能模块后,再根据各个模块所要完成的功能分别去设计,也就是按照“逐步求精”的思想去设计本系统,这将使设计工作细化,也有助于制定进度安排。

2.2单片机数目的选定

由于系统需要完成的功能较多,CPU的负荷也较重,再加之单片机内的定时器/计数器、中断、I/O口等资源有限,如果选用一片单片机必将会给系统的设计带来一些困难。所以可以考虑采用两个单片机构成主从式的结构,各分担一部分控制与运算功能,这样两个单片机可同时工作。所谓主从式结构是指从单片机片机根据主单片机发出的命令来完成某项功能,并且把结果报告给主单片机,这样的结构在某种程度上可以简化系统。

主单片机负责红外遥控接收、显示、小车的运动以及处理遥控命令等功能;从单片机则主要负责超声测距、检测光源方位这两项比较费时的功能,在探测到障碍或探测到光源时将有关信息报告给主单片机进行处理,并由主单片机来采取相应的措施。

本设计中采用了两片AT89C52单片机,通过串行接口通信。因为两个单片机之间的距离很近,所以串行口可以工作在较高的波特率上,可以让串行口工作在方式2,其特点是其波特率高,并且波特率可以直接从晶振32分频、或64分频而得到,不需要占用定时器资源。

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2.3系统原理框图

系统原理框图如图2.1所示:

按键 里程检测 路线记录 漏粉控制 遥控发射 语音识别 遥控接收 显示模块 超声探测障碍 串行通信 主控单片机 从单片机 前轮转向 后轮驱动 光源方向探测

图2.1 系统原理框图

2.4系统软件主要特色

软件在一个智能系统中扮演着举足轻重的作用,软件设计的好坏直接关系着整个系统的性能。目前已经有很多种嵌入式实时多任务操作系统,如:Linux、RTX51及UC/OS等,可以更有效的利用系统的各种资源,简化编程,缩短开发周期。签于本系统采用AT89C52单片机为控制器,本身的各种资源都很有限,引入一个操作系统代价太大,所以考虑直接来优化系统的软件结构,同样可以达到“多任务”、“实时”等要求。 2.4.1软件分层结构

为了便于编程,将逻辑控制层和具体的硬件相分离开是很有必要

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