【正文】 ell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。是一種用戶(hù)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。 (4) FPGA配置模式：并行主模式為一片F(xiàn)PGA加一片EPROM的方式；主從模式可以支持一片PROM編程多片F(xiàn)PGA；串行模式可以采用串行PROM編程FPGA；外設(shè)模式可以將FPGA作為微處理器的外設(shè)，由微處理器對(duì)其編程。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。FPGA的編程無(wú)須專(zhuān)用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。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)。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。E) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。C) FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。(2) PGA的基本特點(diǎn)主要有：A) 采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。它是作為專(zhuān)用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。但本題屬于控制類(lèi)，不適合采用此方案。可編程邏輯器件是集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，很早以前，電子工程師們就曾設(shè)想設(shè)計(jì)一種邏輯可再編程的器件，但由于集成電路規(guī)模的限制，集成電路技術(shù)迅猛發(fā)展，隨著集成電路規(guī)模的增大，MSI，LSI出現(xiàn)，可編程邏輯器件才得以誕生和迅速發(fā)展。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。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開(kāi)發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。 　　 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。 　　 高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。 　　 系統(tǒng)精簡(jiǎn)。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。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡(jiǎn)直沒(méi)有可比性。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征： 　　 系統(tǒng)內(nèi)核小。 主控系統(tǒng)選擇 采用高性能嵌入式系統(tǒng)這些年來(lái)掀起了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用熱潮的原因只要有幾個(gè)方面：一是芯片技術(shù)的發(fā)展，使得單個(gè)芯片具有更強(qiáng)的處理能力，而且使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠(chǎng)商已經(jīng)將注意力集中在這方面。MCU2接收MCU1的無(wú)線(xiàn)電引導(dǎo)信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控置，接近目標(biāo)。啟動(dòng)MCU音頻發(fā)生裝置，由音頻發(fā)生裝置發(fā)出一串間歇的脈沖音頻信號(hào)。 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(wú)線(xiàn)電發(fā)送裝置。電機(jī)控制系統(tǒng)：NEC_MMC電機(jī)控制芯片和L293集成芯片。小車(chē)行駛方案：雙直流電機(jī)雙輪驅(qū)動(dòng)。音頻處理方案：采用測(cè)時(shí)間差的方式。 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(chē)。在超出語(yǔ)音控制范圍時(shí)能夠自動(dòng)停車(chē)。 研究?jī)?nèi)容及方法 研究?jī)?nèi)容可以通過(guò)簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能。電子聲控門(mén)衛(wèi)將問(wèn)候“早上好！”你也該回答“你好！”或“早上好！”之類(lèi)的禮貌用語(yǔ)。美國(guó)的一座智能化大廈就采用了聲音識(shí)別的方式。、聲音識(shí)別身份更保險(xiǎn)：由于每個(gè)人的聲音千差萬(wàn)別，因此聲音可以用作安全認(rèn)證的依據(jù)之一。這個(gè)“訓(xùn)練”或“學(xué)習(xí)”過(guò)程很費(fèi)時(shí)間。這個(gè)“訓(xùn)練”過(guò)程有點(diǎn)類(lèi)似教嬰兒聽(tīng)說(shuō)，首先要把我們知道的告訴聲控電腦設(shè)備，比如一句話(huà)怎么說(shuō)才正確。但是實(shí)際的汽車(chē)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)。 真實(shí)汽車(chē)上的聲控系統(tǒng)：在駕駛的過(guò)程中，不便于用手來(lái)完成的其他操作可以用聲控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 能識(shí)別主人的看門(mén)狗：在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充對(duì)說(shuō)話(huà)者的識(shí)別功能，并將軟件硬件化，集成在芯片上。 研究況狀 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、及傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)今聲控技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到社會(huì)中的各個(gè)角落，為人們提供著各種便利。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(chē)車(chē)體設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)。通過(guò)本課題的研究，可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)如何應(yīng)用到實(shí)踐中得到綜合訓(xùn)練，為其進(jìn)入社會(huì)，發(fā)揮專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。聲音系統(tǒng)應(yīng)用如下：聲控玩具車(chē)：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(kāi)發(fā)出獨(dú)具特色的語(yǔ)音芯片，并將其集成在遙控上即可做出聲控玩具車(chē)。將芯片至于防盜門(mén)上，使之可以完成主人叫門(mén)及開(kāi)門(mén)功能。這于我們的系統(tǒng)是極其相似的。 聲控電腦：設(shè)備在應(yīng)用之前都要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間“訓(xùn)練”。電腦在“學(xué)習(xí)”這些話(huà)時(shí)，會(huì)把這些話(huà)拆成字或拼音中的聲母和韻母去一點(diǎn)一點(diǎn)學(xué)習(xí)。當(dāng)然，“學(xué)習(xí)”時(shí)間越長(zhǎng)，該聲控設(shè)備也越靈。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。到達(dá)公司門(mén)口，你必須通過(guò)安全檢查。此時(shí)電子門(mén)衛(wèi)通過(guò)你的聲音來(lái)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(kāi)門(mén)，但如果不是，電子門(mén)衛(wèi)將客氣地將你“拒之門(mén)外”?？梢栽谛凶哌^(guò)程中聲控改變小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。配合AT89C52的語(yǔ)音特色，利用系統(tǒng)的語(yǔ)音播放和語(yǔ)音識(shí)別資源，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制的功能。通過(guò)接收點(diǎn)收到聲音信號(hào)時(shí)間不同，判斷小車(chē)離各個(gè)接收站的距離遠(yuǎn)近，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊控制車(chē)載單片機(jī)，進(jìn)而控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)目的地，發(fā)出聲光信號(hào)。主控制器：兩片STC 12C5A60S2增強(qiáng)型51單片機(jī)。無(wú)線(xiàn)通信模塊：nFR24L01通信模塊。第二章 方案設(shè)計(jì)及論證 設(shè)計(jì)過(guò)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(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊，NEC電機(jī)驅(qū)動(dòng)及聲光指示模塊。MCU1通過(guò)音頻接收裝置對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。MCU1通過(guò)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(wú)線(xiàn)電發(fā)送裝置發(fā)送出去。當(dāng)小車(chē)行駛到指定的位置時(shí)停止，并發(fā)出信號(hào)使聲光指示裝置響應(yīng)。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(lái)令人關(guān)注的焦點(diǎn)。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以?xún)?nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。 　　 專(zhuān)用性強(qiáng)。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)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(guò)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。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)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(zhuān)家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶(hù)必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開(kāi)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(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。由于其本身不具備自舉開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶(hù)通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。這里指采用高性能嵌入式系統(tǒng)比如ARM。大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷荅DA得以實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，通過(guò)編程，可靈活方便地構(gòu)建和修改數(shù)字電子系統(tǒng)。這里指采用大規(guī)模可編程邏輯器件，如FPGA，CPLD。 FPGA(1) FPGA的概述 FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。 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(xiàn)（Interconnect）三個(gè)部分。 B) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。D) FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。 (3) FPGA的應(yīng)用 FPGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。用戶(hù)可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。 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(lái)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。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。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(hù)根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。 (2) CPLD可編程器件特點(diǎn)它具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。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。另一塊作為從單片機(jī)，用來(lái)控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)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)干擾場(chǎng)合。 (2) 工作電壓：AT89C52系列工作電壓： （5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2系列工作電壓： （3V單片機(jī)）。 (4) 用戶(hù)應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)。 (6) 通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開(kāi)漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò)55mA。 (8) 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無(wú)內(nèi)部EEPROM)。 (10) 內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地） (11) 外部掉電檢測(cè)電路:，誤差為+/5%,，誤差為+/3%。常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：：11MHz～； ：8MHz～12MHz；精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)。 (14) 2個(gè)時(shí)鐘輸出口。 (16) PWM(2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路），也可用來(lái)當(dāng)2路D/A使用，也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器，也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)。 (18) 通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口。 (20) 工作溫度范圍：40 +85℃(工業(yè)級(jí)) / 0 75℃(商業(yè)級(jí))：PDIPLQFP4LQFP48 ，I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線(xiàn)外接 ，74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展I/O口，還可用A/D做按鍵掃描來(lái)節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線(xiàn)通信，還多了串口。 選擇普通直流電機(jī)直流電機(jī)