【正文】 提示音獲取語音數(shù)據(jù)識(shí)別出語音命令？向小車發(fā)送相應(yīng)命令NY 語音識(shí)別模塊程序流程圖Y第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的C語言程序設(shè)計(jì)簡介單片機(jī)的開發(fā)語言主要有匯編語言和C語言，很多人認(rèn)為匯編語言易學(xué)易用，因?yàn)闆]有太多的語法。但是對(duì)于一個(gè)較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)使用匯編語言開發(fā)將遇到很大的困難。開發(fā)周期長、代碼可讀性差、不易維護(hù)。而C語言就克服了匯編語言的很多缺點(diǎn)，和匯編語言相比具有以下幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：（1）C語言是一種結(jié)構(gòu)化的編程語言，可以減輕程序員的負(fù)擔(dān)，讓程序員把更多的精力放在功能的實(shí)現(xiàn)上；（2）代碼的可讀性好、容易理解、結(jié)構(gòu)清晰、易于維護(hù)；（3）可移植性好，因?yàn)镃語言不依賴于任何一種硬件系統(tǒng)。鑒于以上幾點(diǎn)，本系統(tǒng)的軟件部分全部采用C語言來編寫。并且使用Keil C51編譯器可以產(chǎn)生高效、緊湊的代碼，執(zhí)行效率毫不遜色于使用匯編語言編寫的程序。 系統(tǒng)的三種工作模式小車具有3種工作模式，分別是手動(dòng)控制模式、自動(dòng)尋找光源模式和重放路線模式，對(duì)應(yīng)3個(gè)模式處理函數(shù)：shoudong()、zidong()、zouluxian()。3種模式之間可以通過“模式切換”鍵互相切換。在手動(dòng)控制模式下，操作者可以通過遙控器上的按鍵和語音識(shí)別系統(tǒng)控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、漏粉等動(dòng)作。并且可以打開記錄路線開關(guān)，讓小車自動(dòng)把行駛的路線記錄到AT24C08存儲(chǔ)器中。在手動(dòng)控制的行駛過程中，若小車遇到障礙，將自動(dòng)停止，并發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。在尋找光源模式下，小車可以通過光源檢測機(jī)構(gòu)尋找到光源的方向，然后采取一定的方式自動(dòng)行駛到光源的附近。在自動(dòng)行駛的過程中，若遇到障礙則小車會(huì)采取一定的避障策略，繞開障礙繼續(xù)向光源駛?cè)?。在重放路線模式下，小車可以從AT24C08中讀出先前記錄的路線信息，并且自動(dòng)按照所記錄的路線行駛。在重放過程中操作者按下“停止”鍵或小車遇到障礙將結(jié)束本次的路線重放，等待選擇下一條需要重放的路線或切換到其他模式。 手動(dòng)模式的設(shè)計(jì)初始化等待一個(gè)消息消息分類處理 手動(dòng)模式處理流程：等待一個(gè)消息是通過調(diào)用getmsg()函數(shù)完成，該函數(shù)返回消息值，然后按照消息值對(duì)消息進(jìn)行分類處理。在該模式下，若操作者按下“模式切換”鍵，然后選擇需要切換到的模式，手動(dòng)模式處理函數(shù)將返回需要切換到模式值，然后由main()函數(shù)調(diào)用相應(yīng)的模式處理函數(shù)。 自動(dòng)尋找光源模式的設(shè)計(jì) 功能分析自動(dòng)尋找光源功能要求能夠完成的功能是：檢測到光源的方向，然后用程序控制小車行駛到光源的附近。該功能模塊由兩個(gè)單片機(jī)配合完成，其中從單片機(jī)負(fù)責(zé)障礙的檢測和光源方向的檢測，然后將光源和障礙信息報(bào)告給主單片機(jī)。主單片機(jī)則根據(jù)從單片機(jī)所報(bào)告的信息根據(jù)一定規(guī)則控制小車的運(yùn)動(dòng)。關(guān)于從單片機(jī)探測障礙和光源方向的尋找在上一章已做介紹，本節(jié)將著重介紹主單片機(jī)怎樣通過障礙信息和光源角度信息控制小車行駛到光源的附近。 尋找光源的策略總的設(shè)計(jì)思路是這樣的。主單片機(jī)先給從單片機(jī)發(fā)送“開始尋找光源”消息，命令從單片機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一周檢測光源的方向。若找到了光源則給主單片機(jī)發(fā)送光源的角度信息；若沒有找到光源，則給主單片機(jī)發(fā)送“未找到光源”消息。若沒有找到光源，主單片機(jī)控制小車行駛一段距離后再命令從單片機(jī)尋找一次光源，直到發(fā)現(xiàn)了光源為止。若已經(jīng)找到了光源的方向，則主單片機(jī)根據(jù)前后的障礙情況和光源的角度控制小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)前進(jìn)、左轉(zhuǎn)后退、右轉(zhuǎn)前進(jìn)或右轉(zhuǎn)后退一段距離后，再重新命令從單片機(jī)尋找一次光源，直到前方有障礙并且光源就在正前方就認(rèn)為已經(jīng)行駛到了光源的附近，完成了尋找光源的任務(wù)，給出提示信息。 自動(dòng)尋找光源的軟件設(shè)計(jì)。每次尋找一次光源后按照前后方的障礙情況分四種情況處理。其中前、后方都有障礙說明小車陷入困境，無法再自動(dòng)行駛。、。在處理處理2和處理3中，每次小車轉(zhuǎn)彎的角度是固定的，前進(jìn)或后退的距離由此時(shí)光源的角度計(jì)算而得。計(jì)算的依據(jù)是讓小車前進(jìn)一段距離后能盡可能的正對(duì)著光源。 該功能模塊存在的一些問題目前該模塊的設(shè)計(jì)還不夠完善。存在的主要問題是，對(duì)是否已經(jīng)行駛到光源附近的判斷不夠準(zhǔn)確和靈活，只有當(dāng)光源在正前方（一定角度范圍內(nèi)），并且前方有障礙時(shí)才判定已經(jīng)行駛到光源的附近。這就有可能出現(xiàn)這樣的情況：小車已經(jīng)行駛到光源的附近，但卻沒有判定出來，從而小車將在光源的附近來回的徘徊。初始化停車命令從單片機(jī)尋找一次光源等待6秒成功提示已到光源附近？前后障礙情況？處理1處理2處理3無路可走結(jié)束YN前有障后有障前無障后有障前有障后無障前無障后無障 尋找光源流程圖左轉(zhuǎn)前進(jìn)發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？轉(zhuǎn)正前進(jìn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)轉(zhuǎn)正前進(jìn)YN 處理1流程圖左側(cè)前方右側(cè)右轉(zhuǎn)后退發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？找到光源左轉(zhuǎn)后退左轉(zhuǎn)前進(jìn)YN 處理2流程圖左側(cè)前方右側(cè)左轉(zhuǎn)前進(jìn)發(fā)現(xiàn)光源？光源在哪？轉(zhuǎn)正前進(jìn)右轉(zhuǎn)前進(jìn)轉(zhuǎn)正前進(jìn)YN 處理3流程圖左側(cè)前方右側(cè) 走數(shù)字及路線重放模式的設(shè)計(jì)該模式下主要完成路線的重放和自動(dòng)走數(shù)字功能。其中路線重放功能在前面的章節(jié)已做介紹，本節(jié)不再贅述。下面介紹走數(shù)字功能的設(shè)計(jì)。走數(shù)字功能是要實(shí)現(xiàn)由程序控制小車按照一定的路線行駛并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開或關(guān)閉漏粉開關(guān)，最終能在地面留下一條由漏下的粉末形成的軌跡，顯示出數(shù)字“2”、“3”、“5”或“8”等。這是靠在程序中按照一定的時(shí)序控制小車前進(jìn)、后退、走弧線等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的。 本章小結(jié)本章中介紹了系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)思路和程序框架。軟件是一個(gè)智能系統(tǒng)的靈魂，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接決定著系統(tǒng)智能化的程度和系統(tǒng)功能的完善程度。有一些功能用硬件可以實(shí)現(xiàn)，用軟件也同樣可以實(shí)現(xiàn)，只是所花費(fèi)的代價(jià)有所不同，往往用軟件來實(shí)現(xiàn)更為靈活一點(diǎn)。一個(gè)系統(tǒng)追求的目標(biāo)應(yīng)該是用盡可能簡單的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)盡可能多、盡可能完善可靠的功能。第5章 系統(tǒng)的組裝、調(diào)試和測試 系統(tǒng)的組裝、調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試過程主要分模塊調(diào)試和系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。其中系統(tǒng)的模塊調(diào)試在各模塊的設(shè)計(jì)過程中完成，基本上按照“設(shè)計(jì)—調(diào)試—修改”這樣的過程反復(fù)進(jìn)行直到能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào)主要是系統(tǒng)軟件的調(diào)試。在軟件的設(shè)計(jì)過程中使用了偉福仿真器，用仿真器代替單片機(jī)能夠及時(shí)的看到程序的運(yùn)行結(jié)果，這個(gè)軟件的調(diào)試帶來了很大的方便。 遙控距離的測試： 遙控距離的測試結(jié)果 米方向前后左右距離可以看出操作者在小車的后方，遙控的距離最遠(yuǎn)，這是因?yàn)樾≤嚿系募t外接收頭沖著后方。想提高遙控效果可以再使用一個(gè)紅外接收頭沖著前方，然后兩個(gè)接收頭的輸出信號(hào)進(jìn)行與或。 時(shí)間顯示功能的測試： 時(shí)間顯示功能測試結(jié)果 秒顯示時(shí)間180180180實(shí)際時(shí)間179179180由表格中的測試數(shù)據(jù)可以看出，時(shí)間顯示的比較準(zhǔn)確，這是通過不斷的調(diào)整定時(shí)器0的計(jì)數(shù)初值實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槎〞r(shí)器的中斷響應(yīng)過程以及重置計(jì)數(shù)初值需要花費(fèi)一定的時(shí)間。 里程顯示功能的測試： 里程顯示測試結(jié)果 厘米顯示里程371467337實(shí)際里程369468334里程顯示功能所顯示的里程和實(shí)際里程誤差在177。3厘米內(nèi)，這個(gè)誤差主要來源于里程檢測傳感器的機(jī)械誤差。后輪每轉(zhuǎn)過一圈，里程檢測傳感器能夠檢測到8個(gè)脈沖，這樣傳感器本身的誤差應(yīng)該是1/8圈，大約在177。2厘米左右。 超聲測障礙功能的測試超聲探測障礙功能分別在手動(dòng)控制模式和自動(dòng)尋找光源模式下進(jìn)行了測試，： 超聲測障功能測試結(jié)果 序號(hào)123456手動(dòng)模式成功成功失敗成功失敗成功自動(dòng)模式失敗成功成功成功成功失敗障礙探測功能失效主要原因是，有些時(shí)候小車的行駛方向不是正對(duì)著障礙，這樣超聲發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波束經(jīng)過障礙物反射后就偏離了超聲接收傳感器，也就探測不到障礙的存在。經(jīng)過多次測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小車的行駛方向和障礙物的反射面之間的夾角小于45度左右時(shí)就很難再探測到障礙的存在。 走數(shù)字功能的測試由于時(shí)間倉促，這一功能缺少仔細(xì)的調(diào)試，所以最終該功能完成的并不是很好。 行駛路線記錄與重放功能的測試： 路線記錄與重放功能測試結(jié)果路線存放位置第0頁第1頁第2頁第3頁結(jié)果成功成功成功成功該功能可以記錄四條行駛路線，分別存放于AT24C08的四個(gè)頁面當(dāng)中，每條路線最多可記錄127個(gè)命令。 自動(dòng)尋找光源功能的測試： 自動(dòng)尋找光源功能測試結(jié)果序號(hào)123結(jié)果成功成功失敗時(shí)間4分23秒3分55秒5分09秒測試中，使用6W的熒光燈做光源，測試場地是公寓的走廊。前兩次測試成功，最后數(shù)碼管上給出提示信息“Find”，第三次測試，到最后小車雖然也行駛到了光源的附近，但由于小車對(duì)這一點(diǎn)的判斷還不夠準(zhǔn)確，所以不能給出提示信息?？梢酝ㄟ^軟件的方法增強(qiáng)小車對(duì)“是否已經(jīng)行駛到光源附近”的判定功能。 語音識(shí)別功能的測試由于受凌陽單片機(jī)內(nèi)部的SRAM容量的限制，語音識(shí)別模塊只能錄制5條語音命令，分別是“前進(jìn)”、“后退”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”和“停止”。語音識(shí)別模塊的識(shí)別效果很好，基本上每次都能正確的識(shí)別出語音命令。只是“左轉(zhuǎn)”和“右轉(zhuǎn)”命令的語音比較相似，所以在訓(xùn)練這兩條語音命令時(shí)應(yīng)注意要加大這兩個(gè)詞發(fā)音時(shí)的差別，提高識(shí)別能力。另外，應(yīng)該注意的一點(diǎn)是，在環(huán)境噪聲比較大的場合，語音識(shí)別模塊會(huì)被“誤觸發(fā)”。 本章小結(jié)本章對(duì)小車的一些主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測試，并對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行了分析，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的性能指標(biāo)，但是目前系統(tǒng)中也還存在著一些問題。超聲測障模塊由于超聲波本身的特性，在小車行駛方向和障礙物的反射面之間夾角太小的情況下將探測不到障礙；走數(shù)字功能由于缺少調(diào)試，所以完成的也不是很好；尋找光源模塊由于對(duì)是否已經(jīng)行駛到光源附近的判斷不是很準(zhǔn)確，也存在著問題。結(jié)論本設(shè)計(jì)基本完成了題目要求的各項(xiàng)功能，包括以紅外遙控方式控制小車的啟停、任意曲線行走、測距避障、顯示行進(jìn)距離和時(shí)間、記錄與重放路線以及尋找光源等功能。采用主從式雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，以及軟件上的多任務(wù)結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)同時(shí)去做多件事情，提高了CPU的利用率和系統(tǒng)的靈活性。遙控器上使用了自制的前、后、左、右四方向搖桿開關(guān)和另外5個(gè)功能開關(guān)，并且裝有聲控系統(tǒng)，操作簡便；小車上提供了數(shù)碼管、發(fā)光二極管和蜂鳴器組成的聲光提示系統(tǒng)，各種信息一目了然，操作界面非常友好。系統(tǒng)中也還存在一些問題有待于解決，超聲測距避障功能、自動(dòng)尋找光源功能和走數(shù)字功能都有還需要進(jìn)一步的去完善。可以將超聲波傳感器放到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上去，這樣超聲波傳感器可以在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的帶動(dòng)下對(duì)周圍360度范圍內(nèi)的障礙情況進(jìn)行探測。由于設(shè)計(jì)和論文撰寫的時(shí)間倉促，所以文中難免會(huì)有疏漏和不妥之處，并且系統(tǒng)PCB板圖也未能全部完成，在此表示歉意。致謝本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承蒙付老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)過程中，付老師給予了悉心的指導(dǎo)，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，并且在設(shè)計(jì)環(huán)境和器材方面給予了大力的幫助和支持，在此，我對(duì)付老師表示最真摯的感謝！感謝評(píng)閱老師百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行了評(píng)閱！另外，我要對(duì)小車的原設(shè)計(jì)者徐銘澤等幾位同學(xué)提供了大量資料和幫助表示感謝；對(duì)幫助過我的所有同學(xué)表示感謝！參考文獻(xiàn)[1]馬忠梅，籍順心,[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004：1187.[2]陳明計(jì)，周立功， 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