【正文】 可以通過簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能。在設(shè)計(jì)中，我們盡量采用低功耗器件，力求硬件電路的經(jīng)濟(jì)性和精簡(jiǎn)性，充分發(fā)揮軟件控制靈活方便的特點(diǎn)，來滿足設(shè)計(jì)要求。車輪周長(zhǎng)135mm,光電碼盤與電機(jī)軸安裝在一起，電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)產(chǎn)生2個(gè)脈沖，車輪每轉(zhuǎn)產(chǎn)生32個(gè)脈沖，理論測(cè)量精度可達(dá)135mm/32=（3）定位精度分析本設(shè)計(jì)采用實(shí)際測(cè)量與軟件補(bǔ)償技術(shù)，理論上可使定位精度提高到誤差10mm。理論上的誤差不到1秒/年。MCS51仿真機(jī)用于測(cè)試軟件；直流穩(wěn)壓電源在測(cè)試期間為各待測(cè)系統(tǒng)供電；秒表用于產(chǎn)品測(cè)試，按照任務(wù)書的基本要求對(duì)制成的電動(dòng)車進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試通過改變小車的起始位置，測(cè)量小車走完全程所需時(shí)間，計(jì)算出平均速度。主程序包含系統(tǒng)對(duì)各個(gè)端口的監(jiān)控及確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行的指令。(其中ABC三點(diǎn)為聲音接收模塊的位置，中間豎直虛線為目的地)。 小車行駛示意圖Fig . Schematic diagram of car driving根據(jù)雙曲線的定義，一運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)到達(dá)兩個(gè)定點(diǎn)的距離差一定。當(dāng)MIC接收到小車上發(fā)來的音頻信號(hào)，從而停止計(jì)時(shí)，再根據(jù)聲速便可測(cè)出聲源距3個(gè)接收點(diǎn)之間的距離，通過主控單片機(jī)計(jì)算，給小車發(fā)送指令，引導(dǎo)小車到達(dá)目的地。本系統(tǒng)由聲源發(fā)射器，接收站A，接收站B，接收站C，主控單片機(jī)，無線傳輸模塊，從控單片機(jī)，NEC MMC1電機(jī)控制芯片，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，聲光電路等組成。小車行駛方案：雙直流電機(jī)雙輪驅(qū)動(dòng)。在單片機(jī)和控制芯片MMC1之間，我們?cè)黾恿斯怦钸M(jìn)行隔離。該方法需要考慮無線通信帶來的聲音發(fā)射和接收之間的時(shí)間誤差，實(shí)際測(cè)定這個(gè)誤差。 可以通過計(jì)算聲源發(fā)出的聲音被A、B、C接收到的時(shí)間差來確定聲源與A、B、C的相對(duì)位置。 結(jié)論我們選用nFR24L01無線通信模塊，確保通信的流暢性和準(zhǔn)確性。跳頻技術(shù) (FrequencyHopping Spread Spectrum； FHSS)（Radio Frequency Channel；RFC），并且以使用接收和發(fā)送兩端一樣的頻率跳躍模式（Frequency Hopping）來接發(fā)訊號(hào)及防止數(shù)據(jù)擷取。 　　nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過SPI口訪問。 　　 配置字 　　SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10 Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。MAX_RT或TX_DS置高時(shí)，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。 　　 工作原理 　　 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù)。 　　 V～ V。數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s。接收時(shí)， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 紅外技術(shù)缺點(diǎn)通訊距離短，必須直線收發(fā)，通訊過程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷；紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。紅外通信的基本原理 紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為作為傳遞信息的媒體，即通信信道。 結(jié)論考慮到小車比較小，要安裝的電子裝置比較多，控制精度比較高，所以選用低電壓驅(qū)動(dòng)高效率的L293驅(qū)動(dòng)芯片(L298需要的驅(qū)動(dòng)電壓高,效率低)。同時(shí)，線 寬越小，兩個(gè)邏輯門元件之間的傳輸延時(shí)就越短。還有如熱繼電器，如電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載而使溫度過高時(shí)，它便控制電動(dòng)機(jī)停止采用繼電器控制電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)，通過開關(guān)的切換調(diào)整車速。 　　(4) 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)。 　　(2) 放大。 繼電器的應(yīng)用 繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。但由于晶體三極管的承載電流比較小，驅(qū)動(dòng)能力受到限制，因?yàn)槭欠至⒃?，穩(wěn)定性不敢保證，且體積比較大。 H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Fig. H bridge circuits to drive the motor clockwise rotation ，電流將從右至左流過電機(jī)。 H橋驅(qū)動(dòng)電路Fig. H bridge driver circuit要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。 結(jié)論 考慮到題目要求性價(jià)比高，所以我們選擇普通直流電機(jī)，通過優(yōu)良的控制算法，達(dá)到高精度定位。手動(dòng)完成后，再將FREE信號(hào)置高，以繼續(xù)自動(dòng)控制。 （10）供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來確定。 （8）四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)，因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。 （7）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定頻率就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。但選擇時(shí)不應(yīng)偏離額定值太遠(yuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn) （1）步進(jìn)電機(jī)沒有積累誤差：一般步進(jìn)電機(jī)的精度為實(shí)際步距角的百分之三到五，且不累積。由于脈沖信號(hào)數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，控制容易，但難以精確控制是其一大弱點(diǎn)。(3) 直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。考慮到方案的可實(shí)行性和性價(jià)比，我們采用AT89C52增強(qiáng)型51單片機(jī)，此款單片機(jī)內(nèi)部不分頻，采用RISC精簡(jiǎn)指令集，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，存儲(chǔ)空間大，價(jià)格低廉，性價(jià)比極高。 (17) A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)。 (13) 共4個(gè)16位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，16位定時(shí)器T0和T1，沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器；做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器。 (9) 看門狗。. (5) 片上集成1280字節(jié)RAM。AT89C52單片機(jī)的特點(diǎn) (1) 增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。 采用2片高性能單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，一片用來處理音頻信號(hào)接收，同時(shí)控制車載單片機(jī)，擔(dān)當(dāng)主控單片機(jī)。由于CPLD內(nèi)部采用固定長(zhǎng)度的金屬線進(jìn)行各邏輯塊的互連，所以設(shè)計(jì)的邏輯電路具有時(shí)間可預(yù)測(cè)性，避免了分段式互連結(jié)構(gòu)時(shí)序不完全預(yù)測(cè)的缺點(diǎn)。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。E) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。(2) PGA的基本特點(diǎn)主要有：A) 采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。但本題屬于控制類，不適合采用此方案。如果采用此方案，可以很好的解決數(shù)據(jù)處理和控制功能，但是ARM價(jià)格昂貴且本科階段很少接觸，在短時(shí)間內(nèi)完成困難比較大。 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。 　　 高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征： 　　 系統(tǒng)內(nèi)核小。MCU2接收MCU1的無線電引導(dǎo)信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控置，接近目標(biāo)。 系統(tǒng)方框圖 Fig. System block diagram系統(tǒng)的工作的流程有以下幾點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)MCU音頻接收裝置及無線電發(fā)送裝置。小車行駛方案：雙直流電機(jī)雙輪驅(qū)動(dòng)。 研究方法 本系統(tǒng)采用兩片AT89C52增強(qiáng)型51單片機(jī)，雙直流電機(jī)雙輪驅(qū)動(dòng)小車。 研究?jī)?nèi)容及方法 研究?jī)?nèi)容可以通過簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能。美國的一座智能化大廈就采用了聲音識(shí)別的方式。這個(gè)“訓(xùn)練”或“學(xué)習(xí)”過程很費(fèi)時(shí)間。但是實(shí)際的汽車中可能存在這大量的噪聲，所以，濾波便成為最為關(guān)鍵的技術(shù)。 能識(shí)別主人的看門狗：在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充對(duì)說話者的識(shí)別功能，并將軟件硬件化，集成在芯片上。北京交通大學(xué)2008屆碩士畢業(yè)論文 研究目的要求完成小車車體設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)。聲音系統(tǒng)應(yīng)用如下：聲控玩具車：進(jìn)一步提高系統(tǒng)的濾噪聲性能和識(shí)別的準(zhǔn)確率，并利用已有的軟件開發(fā)出獨(dú)具特色的語音芯片，并將其集成在遙控上即可做出聲控玩具車。這于我們的系統(tǒng)是極其相似的。電腦在“學(xué)習(xí)”這些話時(shí)，會(huì)把這些話拆成字或拼音中的聲母和韻母去一點(diǎn)一點(diǎn)學(xué)習(xí)。別人可以模仿你的簽字，猜測(cè)你的密碼，甚至能留下你的指紋，但要模仿你的聲音就有點(diǎn)太苛刻了。此時(shí)電子門衛(wèi)通過你的聲音來辨別你是不是該公司的工作人員，如果確認(rèn)你是，它將主動(dòng)為您打開門，但如果不是，電子門衛(wèi)將客氣地將你“拒之門外”。配合AT89C52的語音特色，利用系統(tǒng)的語音播放和語音識(shí)別資源，實(shí)現(xiàn)語音控制的功能。主控制器：兩片STC 12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)。第二章 方案設(shè)計(jì)及論證 設(shè)計(jì)過程整個(gè)系統(tǒng)由2片AT89C52增強(qiáng)型51單片機(jī)組成，可分為以下這幾個(gè)模塊：周期性音頻脈沖信號(hào)產(chǎn)生模塊，聲音接受、處理電路，無線電收發(fā)模塊，NEC電機(jī)驅(qū)動(dòng)及聲光指示模塊。MCU1通過音頻接收裝置接收音頻信號(hào)，進(jìn)行算法處理，將結(jié)果由無線電發(fā)送裝置發(fā)送出去。另一方面的原因就是應(yīng)用的需要，由于對(duì)產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實(shí)現(xiàn)和使用通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中脫穎而出，成為近年來令人關(guān)注的焦點(diǎn)。 　　 專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。這里指采用高性能嵌入式系統(tǒng)比如ARM。這里指采用大規(guī)模可編程邏輯器件，如FPGA，CPLD。 FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。D) FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。 CPLD(1) CPLD的概述 CPLD(Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。其中MC結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。CPLD器件已成為電子產(chǎn)品不可缺少的組成部分，它的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為電子工程師必備的一種技能。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干