【正文】 在設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(guò)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， RTOS51原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004：1222，216249.[3][M].北京：高等教育出版社，1998：348352.[4][M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1988：3477.[5][M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001：150162，220236，268276.[6]曹偉華. 一款遙控車的電路剖析[DB]., 20040924/2005320.[7]徐銘澤，武明西，[Z].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2004.[8]王良軍，呂云曾，[Z].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2004.[9]路錦正，王建勤，等. 超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[J]. 傳感器技術(shù)，2002，21（8）：2934.[10]肖景和, 趙健. 紅外線、熱釋電與超聲波遙控電路[M]. 北京：人民郵電出版社，2003.[11]付家才. 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)[M]. :北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[12]孫輝，張濤，[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.[13]孫燕，劉二明，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.附錄A圖A1 系統(tǒng)原理總圖附錄B圖B1 紅外遙控發(fā)射電路PCB55。由于設(shè)計(jì)和論文撰寫的時(shí)間倉(cāng)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。系統(tǒng)中也還存在一些問(wèn)題有待于解決，超聲測(cè)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。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。超聲測(cè)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(cè)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(wèn)題。另外，應(yīng)該注意的一點(diǎn)是，在環(huán)境噪聲比較大的場(chǎng)合，語(yǔ)音識(shí)別模塊會(huì)被“誤觸發(fā)”。語(yǔ)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(yǔ)音命令。可以通過(guò)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。 自動(dòng)尋找光源功能的測(cè)試： 自動(dòng)尋找光源功能測(cè)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(cè)試中，使用6W的熒光燈做光源，測(cè)試場(chǎng)地是公寓的走廊。 走數(shù)字功能的測(cè)試由于時(shí)間倉(cāng)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。 超聲測(cè)障礙功能的測(cè)試超聲探測(cè)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(cè)試，： 超聲測(cè)障功能測(cè)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(cè)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(guò)障礙物反射后就偏離了超聲接收傳感器，也就探測(cè)不到障礙的存在。后輪每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，里程檢測(cè)傳感器能夠檢測(cè)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。 里程顯示功能的測(cè)試： 里程顯示測(cè)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。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。在軟件的設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)了很大的方便。其中系統(tǒng)的模塊調(diào)試在各模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中完成，基本上按照“設(shè)計(jì)—調(diào)試—修改”這樣的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行直到能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一個(gè)系統(tǒng)追求的目標(biāo)應(yīng)該是用盡可能簡(jiǎn)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。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。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。下面介紹走數(shù)字功能的設(shè)計(jì)。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(wú)路可走結(jié)束YN前有障后有障前無(wú)障后有障前有障后無(wú)障前無(wú)障后無(wú)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。存在的主要問(wèn)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。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。、。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。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。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(méi)有找到光源，則給主單片機(jī)發(fā)送“未找到光源”消息。 尋找光源的策略總的設(shè)計(jì)思路是這樣的。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)。 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(cè)到光源的方向，然后用程序控制小車行駛到光源的附近。在重放過(guò)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。在自動(dòng)行駛的過(guò)程中，若遇到障礙則小車會(huì)采取一定的避障策略，繞開(kāi)障礙繼續(xù)向光源駛?cè)?。在手?dòng)控制的行駛過(guò)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)。在手動(dòng)控制模式下，操作者可以通過(guò)遙控器上的按鍵和語(yǔ)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。 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()。鑒于以上幾點(diǎn)，本系統(tǒng)的軟件部分全部采用C語(yǔ)言來(lái)編寫。開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、代碼可讀性差、不易維護(hù)。定義存儲(chǔ)器為SRAM初始化播放訓(xùn)練提示音訓(xùn)練“前進(jìn)”命令成功？YN訓(xùn)練“后退”命令成功？YN訓(xùn)練“左轉(zhuǎn)”命令成功？YN訓(xùn)練“右轉(zhuǎn)”命令成功？YN訓(xùn)練“停止”命令成功？N辨識(shí)器初始化啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控播放識(shí)別提示音獲取語(yǔ)音數(shù)據(jù)識(shí)別出語(yǔ)音命令？向小車發(fā)送相應(yīng)命令NY 語(yǔ)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(yǔ)言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介單片機(jī)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言，很多人認(rèn)為匯編語(yǔ)言易學(xué)易用，因?yàn)闆](méi)有太多的語(yǔ)法。例如，遙控模塊選擇哪種編、解碼芯片；選擇哪種數(shù)碼管顯示方式以及選擇哪種光源亮度檢測(cè)電路等等，都要經(jīng)過(guò)對(duì)照比較后才會(huì)發(fā)現(xiàn)哪種更合適些，當(dāng)然有時(shí)這是很難確定的。： 本章小結(jié)本章介紹了各模塊的功能及軟、硬件的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。全部訓(xùn)練成功后，進(jìn)入語(yǔ)音命令的識(shí)別狀態(tài)。因?yàn)樵谡Z(yǔ)音識(shí)別模塊的使用過(guò)程中有語(yǔ)音提示音，所以使用很簡(jiǎn)便、明了。 語(yǔ)音識(shí)別功能的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用凌陽(yáng)61板設(shè)計(jì)語(yǔ)音識(shí)別模塊，IDE自帶了很多API接口函數(shù)，給用戶編程開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大方便。從單片機(jī)在每次障礙探測(cè)后向主單片機(jī)發(fā)MSG_QIANZHANG、MSG_HOUZHANG、MSG_NOQIANZHANG或MSG_NOHOUZHANG消息，及時(shí)向主單片機(jī)報(bào)告障礙情況；在尋找一次光源后向主單片機(jī)發(fā)送MSG_NOTFOUND或MSG_FOUND消息向主單片機(jī)報(bào)告是否找到光源。消息值在主、從單片機(jī)上是事先約定好的。本設(shè)計(jì)中，主、從單片機(jī)之間的通信是通過(guò)串行口傳遞一些消息和數(shù)據(jù)完成的。 雙機(jī)串行通信的軟件設(shè)計(jì)為了保證雙機(jī)通信的及時(shí)性，而且中斷處理函數(shù)比較短不會(huì)占用太多的CPU時(shí)間，所以把主、從單片機(jī)的串行口中斷設(shè)置成高優(yōu)先級(jí)中斷。并且方式2不需要占用定時(shí)器資源，所以，采用串行口的方式2進(jìn)行雙機(jī)通信是一種比較理想的方式。51單片機(jī)的串行口有多種工作方式，考慮到本設(shè)計(jì)中主、從單片機(jī)之間的距離很近，所以應(yīng)該盡量采用高波特率的方式?？紤]到主單片機(jī)I/O口線資源有限，所以不適合采用并行通信方式。在自動(dòng)重放的過(guò)程中遇到障礙或操作者按下“停止”鍵，將結(jié)束本條路線的重放，可以選擇下一條路線進(jìn)行重放，或者按下“模式選擇”鍵切換到其他模式。每次進(jìn)入“重放路線”模式后將提示操作者選擇一條需要重放的路線。 重放行駛路線功能的軟件設(shè)計(jì)路線重放功能就是要將先前記錄下來(lái)的路線按順序取出來(lái)，并按照命令的類型和里程差值，讓小車在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行某一個(gè)動(dòng)作。這時(shí)操作者可用前進(jìn)、后退鍵改變路線存放的位置。本設(shè)計(jì)中每條路線固定占用一個(gè)頁(yè)的存儲(chǔ)空間，前兩個(gè)字節(jié)用來(lái)存放本條路線的記錄總數(shù)，后面的254個(gè)字節(jié)可以存放127條記錄。本設(shè)計(jì)中只記錄以上列出的6條命令，需要3個(gè)二進(jìn)制位；兩個(gè)命令之間的里程用13個(gè)二進(jìn)制位來(lái)記錄，也就是最大允許兩個(gè)命令間的里程差在81米之內(nèi)。由于小車的速度恒定，所以時(shí)間的間隔也可轉(zhuǎn)換成行駛里程的間隔。 存儲(chǔ)記錄的格式命令類型和前一個(gè)命令發(fā)出時(shí)的里程差1513012 記錄的類型在手動(dòng)控制模式下，操作者可以給小車發(fā)出“前進(jìn)”、“后退”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”、“停止”、“漏粉”等命令。該芯片內(nèi)含1K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)單元，分為4個(gè)頁(yè)（Page），每頁(yè)有256字節(jié)。 AT24C08串行EEPROM介紹AT24C08是I2C總線接口的串行EEPROM，可反復(fù)擦寫100萬(wàn)次，信息可長(zhǎng)期保存。 行駛路線的記錄與重放模塊的設(shè)計(jì) 該模塊的功能概述要求小車在手動(dòng)控制模式下能具有自動(dòng)記錄行駛路線的功能，并且能夠按照記錄下來(lái)的路線自動(dòng)行駛。亮度檢測(cè)函數(shù)通過(guò)檢測(cè)脈沖的寬度計(jì)算出光源的亮度，并且該模塊能夠知道當(dāng)前檢測(cè)的是哪個(gè)方向的亮度。主要功能是在接收到主單片機(jī)發(fā)出的“開(kāi)始尋找光源”命令后找到光源目前的方向，然后把光源的方向報(bào)告給主單片機(jī)，由主單片機(jī)控制小車向光源方向行駛。輸出為低電平期間，C通過(guò)R1放電，放電時(shí)間T1=R1C㏑2；輸出高電平期間，C充電，充電時(shí)間為T2=（R//（R2+R3）+R1）C㏑2。為了增大亮度檢測(cè)的范圍，在R上并聯(lián)一個(gè)30KΩ左右的電阻，相當(dāng)于對(duì)R的阻值進(jìn)行了壓縮。每個(gè)脈沖的寬度由感光電阻的阻值決定，調(diào)整在幾十微秒到幾百微秒之間。將原來(lái)測(cè)單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的方式變成只測(cè)一個(gè)脈沖寬度的方式。但是精度較差，若想提高檢測(cè)精度，就需要延長(zhǎng)檢測(cè)的時(shí)間或是提高555振蕩的頻率，振蕩頻率的提高，感光電阻連接線的分布參數(shù)影響將增大。方案二，用555芯片搭成一個(gè)振蕩電路，并且將感光電阻接入振蕩回路控制振蕩頻率，然后用軟件檢測(cè)一段時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)就可以得到頻率，進(jìn)而得到亮度值。方案一，可以將阻值轉(zhuǎn)換成電壓，然后用A/D變換器把電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，進(jìn)而得到亮度值。 亮度檢測(cè)電路的選型與設(shè)計(jì)亮度檢測(cè)電路是通過(guò)檢測(cè)感光電阻阻值的大小來(lái)間接的得到該方向光照的強(qiáng)度。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上方是一個(gè)正方體的殼體，只有一個(gè)端面可以照射進(jìn)光使處于另一個(gè)端面的感光電阻阻值發(fā)生變