烟台大学毕业论文（设计）
引言
随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高，整个社会对交通运输的需求日益增加。虽然世界各国政府已经或是正在大量投入财力于交通基础设施的建设，但交通状况恶化及其伴生的安全事故、空气污染等一系列问题越来越困扰着有关政府当局。交通运输对经济发展的制约作用不同程度地普遍存在于每个国家/地区，如何解决大城市周围地区交通拥挤和堵塞现象几乎成了最为棘手的难题之一。
自动导航系统是智能交通系统中直接与汽车本身密切相关的技术，并由此引出了智能汽车的概念。智能汽车主要是在汽车上加入更多的电子控制系统，大大提高驾驶的安全性和效率。日本最近推出ITS的概念车HSR—VI，该车既可以手动驾驶，也可以完全自动驾驶。在自动驾驶状态下，车载电脑搜集来自激光雷达、立体图像传感器、多用途通讯系统以及交通管理方面发出的各种信息，以操纵汽车的行驶。这些装置还可以将外部的情况提供给驾驶员以避免发生交通意外，如果驾驶员未能及时刹车、误入禁行区、超速行驶或是其它操作错误，汽车的自动信号系统会发出警告，并自动采取相应的措施，如变换车道等；电子制动系统则可以避免因紧急情况而惊慌失措可能带来的不良后果。 智能汽车的工作原理大体上是这样的：利用测距雷达或相关设备实时探测自车到前面障碍物的距离，结合驾驶员特性、道路情况、车辆情况等诸多因素，综合判断车辆行驶的潜在危险性，在出现危险情况时向驾驶员报警，极端情况下可自动制动，使车辆远离危险。在具有交通管理系统的道路上，借助于自动导航系统，可以完全实现自动驾驶。驾驶员唯一要做的事就是将其目的地告诉计算机，之后，便可以看VCD、听音乐、甚至睡觉也可以。
汽车自动驾驶系统的关键技术较多，主要包括检测线路并按线行驶的横向控制、利用激光雷达或机器视觉或车间通信测量车距的纵向控制以及障碍物识别等技术。目前国际上在这方面的研究正在蓬勃进行，以美国、欧洲、日本的研究最为火爆，涉及世界各大汽车公司、相关大学和政府。
我国的相关研究也已展开。清华大学汽车研究所是国内最早成立的主要从事智能汽车及智能交通的研究单位之一。在汽车导航、主动避撞、车载微机等方面进行了广泛而深入的研究。目前，汽车中采用越来越多的电子控制单元（ECU）来支持各种车内功能，Microchip则提供这些电子控制单元的\大脑\── 8 位或 16 位闪存单片机。电子控制单元能提高各子系统的工作效率，如引擎控制、气候控制、空气质量传感器控制和电池电量检测等。
Appleton 认为：\汽车内的电子单元越来越多，而越来越多的子系统也因为有了采用闪存单片机的ECU而变得智能化。这符合了消费者对环保的重视及对环保型汽车的需求日渐提升的趋势。\中国国家环保总局预测，明年中国大气污染中有79%来自汽车尾气排放。 科技部的统计则显示，中国14大城市每年有40万例呼吸道疾病病例。解决方法之一，便是利用汽车引擎控制内的电子单元形成一个网络互连的闭环系统，并通过计算最佳的空气燃油混合比，
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以实现对汽车尾气排放和燃油消耗的控制。\据日本媒体报道，日本最近研制成功了一种能自行调节车速、方向盘以及车身在车道上位置的超级智能汽车。 此外，汽车燃油消耗的增加还严重威胁中国的国内石油储备，有分析显示储备中的60% 用于运输。
Appleton 表示：\环保意识日益加强，便会推动针对大气污染和能源问题的政府法规。有关汽车尾气排放的规范及燃油节能标准将会对引擎控制有越来越严格的要求。驾驶这种智能汽车行驶在一般公路上，与普通汽车也并无多大区别。而只有当行驶在标识清楚、分明的高速公路上，其种种“超级智能”才能予以充分发挥。首先，只要按一下方向盘上的按钮设定速度，汽车便可在不须踩油门的情况下按照预定的速度向前行驶。如果遇到前方一定距离内有其他车在行驶，智能汽车即会自动减速，以与前车保持一定的车距。要是前车加速，智能汽车也会随之自动加速。换句话说，智能汽车可以使驾驶员不必踩油门和刹车，但仍能平安、高速地行驶，故驾驶时特别省事。 据悉，这是因为这种汽车的车头上装有雷达，可自动检测与前车之间的车距，并将数据传送到电脑分析，再把计算出来的合适车速向引擎发出指令。如果前车突然刹车，或有其他车插进来，报警系统还会发出警告，提醒驾车人注意，同时要求驾车人辅以手动刹车。值得一提的是，该车驾驶室里安装的一种特别监视器还能自动监视方向盘转动的度数，此外一旦当手离开方向盘时也会发出警告。
中国智能车辆的研究现状,适应中国智能交通的智能车辆需要具备哪些性能.智能车辆系统(Ⅳ:Intelligent Vehicles)利用传感器技术、信号处理技术、通讯技术、计算机技术等,辨识车辆所处的环境和状态,并根据各传感器所得到的信息做出分析和判断,或者给司机发出劝告和报警信息,提请司机注意规避危险;或者在紧急情况下,帮助司机操作车辆(即辅助驾驶系统),防止事故的发生,使车辆进入一个安全的状态;或者代替司机的操作,实现车辆运行的自动化.智能车辆技术按功能层次可以分为三层,即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统;智能车辆的研究涉及计算机测量与控制、计算机视觉、传感器数据融合、车辆工程等诸多领域,可以说,智能车辆的研究是计算机视觉与计算机控制研究在车辆工程上的综合.智能车辆的定位、导航、路径推算、避障是该文的主要内容;主要从机器视觉技术、雷达技术、高精度的数字地图和导航技术,介绍了全球定位系统GPS、车辆组合导航定位、数字地图数据库技术等智能车辆的主要技术,最后得出了适应智能交通系统的智能车辆的模型.智能车辆模型具备定位、导航、避障、信息传递等功能.具备了这些功能的智能车辆能更好的满足智能交通的需要,从而达到缓解交通压力,提高运输效率,提高车辆的安全性能的目的.
由于智能车辆有着很广泛的应用前景，于是各大IT豪杰纷纷出手，希望将自己的优势也扩大到汽车的信息服务领域：索尼和通用汽车联手研制出了可以上网的汽车E-Vehicle；微软则联合大宇、英特尔等厂商进行汽车个人电脑（AutoPC）的开发；IBM和本田汽车合作，推出了语音智能型汽车；摩托罗拉已经在为梅赛德斯-奔驰、通用汽车等公司生产无线通讯和计算设备；惠普等大型服务器制造商在为车载通讯提供基础设施的服务……
特别设计的交互方式使车载通讯成为可能—通过智能系统识别驾驶者的发音，可以让语音命令代替手动控制。这样就能根据口授的命令完成拨打电话、收发邮件、播放音乐或者调
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节车内温度等操作。而汽车对驾驶者的反馈也是基于听觉的，而不是完全有赖于视觉。利用文本发声技术，汽车可以为驾驶者“朗诵”电子邮件和网页内容。这样的“交谈”过程更加接近于人类之间的沟通方式，汽车显然变得越来越人性化了。
除了“奢侈”的通讯服务，汽车智能系统更看重驾驶体验和安全保障方面的改进。在拥挤的市区，智能系统可以对驾驶者的行车路线提出建议，从而绕过交通繁忙的路段，更快地抵达目的地。汽车的关键零部件也在智能系统的监视之下，一旦发生问题，系统会提醒车主尽快予以修理或更换。而且，智能系统让车主和服务商之间的沟通变得更加顺畅，当出现技术问题需要召回车辆时，车主会在第一时间得到通知。如果发生被盗事件，内置的GPS系统会随时报告车辆的地理位置，协助警方迅速找回丢失的车辆。为了行驶时的安全，智能系统还会限制启动某些应用，以便驾驶者不至于太过分心。
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一 应用硬件简介
（一）SPCE061A单片机概述
SPCE061A 是继μ’nSP系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一个 16 位结构的微控制器。与 SPCE500A 不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A 里只内嵌 32K 字的闪存 FLASH ROM。较高的处理速度使μ’nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与 SPCE500A 相同，以μ’nSP为核心的 SPCE061A 微控制器也适用在数字语音识别应用领域。
SPCE061A的结构比较简单，在芯片内部集成了ICE仿真电路接口、FLASH程序存储器、SRAM数据存储器、通用I/O端口、定时器/计数器、中断控制、CPU时钟、模-数转换器A/D、DAC输出、通用异步串行输入输出接口、串行输入输出接口、低电压监测/低电压复位等若干部分。各个部分之间存在着直接或间接的联系.
SPCE061A 在 2.6V~3.6V 工作电压范围内的工作速度范围为 0.32MHz~49.152MHz，较高的工作速度使其应用领域更加拓宽。2K 字 SRAM 和 32K 字闪存 ROM 仅占一页存储空间，32 位可编程的多功能 I/O 端口；两个 16 位定时器/计数器；32768Hz 实时时钟；低电压复位/监测功能；8 通道 10 位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道 10 位 DAC 方式的音频输出功能??。SPCE061A 是数字声音和语音识别产品的一种最经济的应用。目前有两种封装形式：84引脚的PLCC84封装和80引脚的LQFP80贴片封装。 I/O 端口结构
SPCE061A提供了位控制结构的I/O端口，每一位都可以被单独定义用于输入或输出数据。通常，对某一位的设定包括以下3个基本项：数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction。3个端口内每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，用来定义相应I/O口位的输入输出状态和方式。例如，假设需要IOA0是下拉输入管脚，则相应的Data、Attribution和Direction的值均被置为“0”。如果需要IOA1是带唤醒功能的悬浮式输入管脚，则Data、Attribution和Direction的值被置为“010”。与其它的单片机相比，除了每个I/O端口可以单独定义其状态外，每个对应状态下的I/O端口性质电路都是内置的，在实际的电路中不需要再次外接。例：设端口A口为带下拉电阻的输入口，在连接硬件时无需在片外接下拉电路。 P_IOA_Data(读/写)(7000H)
A口的数据单元，用于向A口写入或从A口读出数据。当A口处于输入状态时，读出是读A口管脚电平状态； 写入是将数据写入A口的数据寄存器。当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。 P_IOA_Buffer (读/写) (7001H)
A口的数据向量单元，用于向数据向量寄存器写入或从该寄存器读出数据。当A口处于输
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入状态时，写入是将A口的数据向量写入A口的数据寄存器；读出则是从A口数据寄存器内读其数值。当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。
对输出而言,P_IOA_Data与P_IOA_Buffer是一样的.但对输入而言，P_IOA_Data读的是IO的值，P_IOA_Buffer读的是buffer内的值。假设IOA[0]作为输出，并去接LED阳极(LED阴极接地)。若P_IOA_Data的IOA[0]为1。在某些需要较大驱动能力的LED而言,LED会亮，但IOA[0]会被拉到一个很低的值。此时从P_IOA_Data读回为0，但P_IOA_Buffer则为1。至于读回的意义是做什么，是方便做其它的IO运算。 P_IOA_Dir(读/写)(7002H)
A口的方向向量单元，用于用来设置A口是输入还是输出，该方向控制向量寄存器可以写入或从该寄存器内读出方向控制向量。Dir位决定了口位的输入/输出方向：即‘0’为输入，‘1’为输出。
P_IOA_Attrib(读/写)(7003H)
A口的属性向量单元，用于A口属性向量的设置。 P_IOA_Latch(读)(7004H)
读该单元以锁存A口上的输入数据，用于进入睡眠状态前的触键唤醒功能的启动。 P_IOB_Data(读/写)(7005H)
B口的数据单元，用于向B口写入或从B口读出数据。当B口处于输入状态时，读出是读B口管脚电平状态； 写入是将数据写入B口的数据寄存器。当B口处于输出状态时，写入输出数据到B口的数据寄存器。 P_IOB_Buffer(读/写)(7006H)
B口的数据向量单元，用于向数据寄存器写入或从该寄存器内读出数据。当B口处于输入状态时，写入是将数据写入B口的数据寄存器；读出则是从B口数据寄存器里读其数值。当B口处于输出状态时，写入数据到B口的数据寄存器。 P_IOB_Dir(读/写)(7007H)
B口的方向向量单元，用于设置IOB口的状态。‘0’为输入，‘1’为输出。 P_IOB_Attrib(读/写)(7008H)
B口的属性向量单元，用于设置IOB口的属性 P_FeedBack(写)(7009H)
B口工作方式的控制单元，用于控制B口的IOB2 (IOB3)和IOB4 (IOB5)用作普通I/O口，或作为特殊功能口。其特殊功能包括以下两个部分：（1）.单个IOB2或IOB3口可设置为外部中断的输入口。（2）.设置P_FeedBack单元， 再将IOB2(IOB3)和IOB4(IOB5)之间连接一个电阻和电容（电路连接如图2.7）形成反馈电路以产生振荡信号，此信号可作为外部中断源输入EXT1或EXT2。当然此时所得到的中断频率与RC振荡器的频率是一致的。由于该频率较高，所以通常情况下都是通过(1)获得外部中断信号。此特殊功能仅运用于：当外部电路需要用到一定频率的振荡信号时，可以在IOB2(IOB3)端获得。
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