【正文】 束這次路線的記錄。 自動(dòng)尋找光源功能在自動(dòng)尋找光源模式下，小車可以自動(dòng)查找光源的方向，然后自動(dòng)行駛到光源的附近。此外在尋找過程中操作者若按下“顯示模式切換鍵”數(shù)碼管顯示的內(nèi)容將在時(shí)間和里程之間切換，若按下“停止”鍵，小車將立即停止尋找光源，然后等待切換到其他模式。在前進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)前方有障礙，或在后退時(shí)發(fā)現(xiàn)后方有障礙小車都將立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警信號告知操作者。 記錄路線與重放路線功能在手動(dòng)模式下打開記錄路線開關(guān)，開始記錄路線；在重放路線模式下選擇重放的路線，開始重放指定的路線。 聲控功能本設(shè)計(jì)采用凌陽61板做了聲控系統(tǒng)。當(dāng)識別出某條語音命令時(shí)和直接按下相應(yīng)的按鍵等價(jià)，紅外發(fā)射電路都會給小車發(fā)出相應(yīng)的命令。 其他功能小車還具有走數(shù)字功能，即小車可按照事先由程序設(shè)置好的路線行走，并灑下粉末，顯示出一個(gè)數(shù)字。 MCS51系列單片機(jī)簡介，其基本結(jié)構(gòu)包括：● 8位CPU；● 片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路；● 32根I/O口線；● 外部存儲器ROM和RAM尋址范圍各為64KB；● 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；● 5個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級；時(shí)鐘電路ROMRAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器CPU并行接口串行接口中斷系統(tǒng)TXDRXDINT0INT1P0~P3T0T1 8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)● 全雙工串行口；● 布爾處理器。這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)稱為哈佛結(jié)構(gòu)單片機(jī)。8051單片機(jī)有4個(gè)8位的并行接口，記作P0，P1，P2和P3，共32根口線，實(shí)際上它們就是SFR中的4個(gè)。4個(gè)口的驅(qū)動(dòng)能力也是不相同。P0能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL門，但驅(qū)動(dòng)MOS電路時(shí)，若作為地址/數(shù)據(jù)總線，則可以直接驅(qū)動(dòng)；而作為I/O口時(shí)，需外接上拉電阻才能驅(qū)動(dòng)MOS電路。利用該開發(fā)板可方便的實(shí)現(xiàn)語音的錄、放、識別等功能。由于IDE自帶了很多有關(guān)語音錄放、語音識別的API函數(shù)，所以采用61板來做聲控系統(tǒng)比較方便。有些模塊的功能是由硬件完成，有些模塊的功能由軟、硬件配合完成，有些模塊則是由軟件、硬件、機(jī)械三部分共同完成。由于系統(tǒng)需要完成的功能較多，CPU的負(fù)荷也較重，再加之單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、I/O口等資源有限，如果選用一片單片機(jī)必將會給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來一些困難。所謂主從式結(jié)構(gòu)是指從單片機(jī)片機(jī)根據(jù)主單片機(jī)發(fā)出的命令來完成某項(xiàng)功能，并且把結(jié)果報(bào)告給主單片機(jī)，這樣的結(jié)構(gòu)在某種程度上可以簡化系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中采用了兩片AT89C52單片機(jī)，通過串行接口通信。：按鍵主控單片機(jī)從單片機(jī)遙控接收顯示模塊里程檢測路線記錄漏粉控制前輪轉(zhuǎn)向超聲探測障礙光源方向探測后輪驅(qū)動(dòng)串行通信遙控發(fā)射語音識別 系統(tǒng)原理框圖軟件在一個(gè)智能系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的作用，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的性能。簽于本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)為控制器，本身的各種資源都很有限，引入一個(gè)操作系統(tǒng)代價(jià)太大，所以考慮直接來優(yōu)化系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，同樣可以達(dá)到“多任務(wù)”、“實(shí)時(shí)”等要求。硬件驅(qū)動(dòng)層的軟件負(fù)責(zé)直接操作硬件，并且給上層的軟件提供一定的接口，這樣有助于上層的軟件實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，并且系統(tǒng)的硬件有所改動(dòng)時(shí)也只需改動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊即可。：軟件的分層結(jié)構(gòu)是很多系統(tǒng)中普遍采用的一種軟件結(jié)構(gòu)，比如TCP/IP協(xié)議就是一種典型的分層結(jié)構(gòu)。為了充分利用單片機(jī)的CPU，內(nèi)存等資源，本系統(tǒng)中引入了多任務(wù)的軟件結(jié)構(gòu)，即從宏觀上來看單片機(jī)同時(shí)在做多件事情。簡單的說，一般的多任務(wù)系統(tǒng)是任務(wù)調(diào)度器循環(huán)的調(diào)用各個(gè)需要執(zhí)行的任務(wù)，進(jìn)而可以更有效的利用系統(tǒng)的各種資源。還有一點(diǎn)需要說明，就是各個(gè)任務(wù)是由一些函數(shù)和一些靜態(tài)變量組成。靜態(tài)變量保存該任務(wù)的各種狀態(tài)，并且其他模塊和該系統(tǒng)復(fù)位初始化主任務(wù)設(shè)計(jì)成無限循環(huán)結(jié)構(gòu)定時(shí)器0中斷處理函數(shù)任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)3任務(wù)n 多任務(wù)結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)進(jìn)行通信也是通過置取這些靜態(tài)變量來實(shí)現(xiàn)的。以下是定時(shí)器0中斷處理函數(shù)的程序清單：///////////////////////////////////////////////////////定時(shí)器0中斷處理函數(shù)//每4毫秒中斷一次//產(chǎn)生時(shí)鐘節(jié)拍//負(fù)責(zé)維護(hù)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)間變量和任務(wù)調(diào)度/////////////////////////////////////////////////////define TIME_OVERLOAD 3960 //定時(shí)器計(jì)數(shù)初值//記錄時(shí)間的結(jié)構(gòu)的定義typedef struct{ uchar t_ms。 //100毫秒數(shù)09 uchar t_sec。 //分鐘數(shù)，0255}TIME。 //記錄系統(tǒng)時(shí)間的全局變量void timer0(void) interrupt 1{ //重裝定時(shí)器0的計(jì)數(shù)初值 TH0=(65536TIME_OVERLOAD)/256。 //維護(hù)系統(tǒng)時(shí)間 +=4。 if(++9) { =0。 ++。amp。//每4毫秒調(diào)用一次顯示任務(wù) led_disp()。0x0f))dianji()。0x1f))licheng()。0x0f))gw_dianji()。(2) 相應(yīng)的任務(wù)上、下文的保存與恢復(fù)也不是由任務(wù)調(diào)度器實(shí)現(xiàn)的，而是由C語言編譯器在函數(shù)調(diào)用時(shí)自動(dòng)保存與恢復(fù)了主任務(wù)的上、下文；其他的任務(wù)不用保存上、下文，每次進(jìn)入執(zhí)行都是從相應(yīng)函數(shù)的第一行開始，寄存器值也不用保存。此外，關(guān)于RAM的分配是在編譯的時(shí)候完成的，各個(gè)任務(wù)一般要用一些全局的靜態(tài)變量來標(biāo)識自身狀態(tài)。在從單片機(jī)上有四個(gè)任務(wù)：(1) 尋找光源方向任務(wù)：該任務(wù)作為從單片機(jī)的背景任務(wù)，由main()函數(shù)調(diào)用，然后一直循環(huán)的執(zhí)行；(2) 前超聲測障任務(wù)：chaosheng_qian(),由從單片機(jī)的定時(shí)器中斷處理函數(shù)timer0()每隔64毫秒調(diào)用一次；(3) 后超聲測障任務(wù)：chaosheng_hou(),每64毫秒調(diào)用一次，和chaosheng_qian()的調(diào)用相差32毫秒；(4) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)任務(wù)：driver_dianji()，將尋找光源方向的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)到指定的角度。所以為了簡化編程，讓這些事件在主任務(wù)中能得到統(tǒng)一的處理，可以給這些事件編上號，然后由一個(gè)消息搜集模塊去等待各種消息。在消息搜集模塊的頭文件中定義了如下若干個(gè)消息：//消息的結(jié)構(gòu)為：高三位，消息分類碼，可以加快消息處理的速//度；低五位，消息值。extern uchar imgetch(void)。有了這個(gè)消息搜集模塊后，主任務(wù)執(zhí)行的大部分時(shí)間就會停留在getmsg()函數(shù)內(nèi)等待消息，當(dāng)有按鍵命令或遇到障礙時(shí)返回消息值，主任務(wù)對其進(jìn)行相應(yīng)的處理。 case MSG_K_HOU: //“后退”按鍵消息處理 … break。在軟件方面通過對結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，基本上實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)并發(fā)運(yùn)行，并且通過軟件的分層結(jié)構(gòu)將功能實(shí)現(xiàn)和具體的硬件分離開，再加上消息驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這將給后續(xù)的各模塊軟件的設(shè)計(jì)帶來方便。鑒于本設(shè)計(jì)不需要遠(yuǎn)距離遙控，所以綜合考慮之下采用紅外遙控較為合適。 編解碼芯片的選型由于在遙控端的按鍵數(shù)目有多個(gè)，而紅外通道傳輸?shù)闹荒苁怯?、1組成的串行代碼，所以需要在發(fā)射端對按鍵進(jìn)行“并串”編碼，在接收端相應(yīng)的要進(jìn)行“串并”解碼。方案一，使用MC14502MC145027編解碼芯片，其特殊的編碼方式保證了信息的可靠傳輸，但是外圍器件參數(shù)的選定較為煩瑣，并且不能利用到其所提供的地址功能，也就是說傳輸?shù)男畔?dāng)中地址碼部分是多余的，這就降低了信道的利用率。 遙控模塊原理圖。 遙控發(fā)射原理圖 遙控發(fā)射端按鍵數(shù)目的擴(kuò)展 遙控接收電路圖。另外，為了方便操作，將TX2的5路功能擴(kuò)展成9功能，即在遙控發(fā)射端可以接9個(gè)按鍵。 遙控電路與語音識別模塊的連接語音識別模塊采用凌陽61板，可以將SPCE061A單片機(jī)的輸出引腳直接接到TX2的輸入端，與按鍵實(shí)現(xiàn)“線與”功能，這樣遙控發(fā)射端的按鍵和凌陽單片機(jī)都可以通過遙控電路給小車發(fā)送命令。每一段相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管，各個(gè)發(fā)光二極管的陽極或陰極接在一起，分別稱作共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。對于多個(gè)數(shù)碼管的顯示，有靜態(tài)方式和動(dòng)態(tài)掃描方式。掃描顯示的原理是將各個(gè)數(shù)碼管的段碼端口分別并聯(lián)在一起，由位選端口輪流選通各個(gè)數(shù)碼管，并讓每個(gè)數(shù)碼管分別顯示幾毫秒，由于人眼的視覺慣性，看到的將是多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)在顯示。 顯示模塊電原理圖： 顯示模塊原理圖顯示任務(wù)由主單片機(jī)完成。鎖存P2口給出的段碼數(shù)據(jù)。為了在74LS273鎖存數(shù)據(jù)時(shí)避免狀態(tài)指示燈的閃爍。同樣在4個(gè)數(shù)碼管掃描顯示的過程中也應(yīng)避免數(shù)碼管的閃爍。由定時(shí)器0中斷處理函數(shù)timer0()每隔4毫秒調(diào)用一次。返回熄滅狀態(tài)指示燈顯示模式是？顯示緩沖區(qū)置成時(shí)間顯示緩沖區(qū)置成里程數(shù)碼管段碼置成0，消除移位時(shí)的閃爍選通下一個(gè)數(shù)碼管閃爍處理鎖存段碼顯示個(gè)狀態(tài)指示燈時(shí)間模式里程模式用戶模式 顯示流程圖 聲音提示功能的設(shè)計(jì)和狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)目的一樣，給小車加入聲音提示功能也是為了更直觀地顯示各種狀態(tài)。這是挺有必要的，因?yàn)榧t外遙控方式并不是很可靠，有時(shí)操作者發(fā)出的遙控命令小車可能是收不到的，因此操作者幾乎處于“盲操作”狀態(tài)。此外，當(dāng)小車遇到障礙時(shí)也會給出聲音報(bào)警信號。工作電流大約10mA,因此可以用P0口的某一位直接驅(qū)動(dòng)。其他模塊通過beep(n)函數(shù)設(shè)置靜態(tài)變量n_beep，告訴聲音提示模塊需要響n聲，大約50毫秒響一聲后自動(dòng)會將n_beep減去1，一直減到0后不再發(fā)聲。通過步進(jìn)電機(jī)來控制前輪轉(zhuǎn)到一定的角度，并且采用了一個(gè)遮擋型的紅外對管來檢測轉(zhuǎn)向的中點(diǎn)，以便在開機(jī)時(shí)能自動(dòng)找到轉(zhuǎn)向的中點(diǎn)。 前輪轉(zhuǎn)向中點(diǎn)校準(zhǔn)功能的設(shè)計(jì) 紅外對管檢測電路，在紅外發(fā)射管和接收管之間無遮擋時(shí)，電壓比較器輸出低電平；當(dāng)之間有遮擋時(shí)，電壓比較器輸出高電平。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片本設(shè)計(jì)中前輪的轉(zhuǎn)向電機(jī)是從廢棄的軟驅(qū)上拆卸下來的步進(jìn)電機(jī)，體積小、性能好、使用方便，并且有專門的驅(qū)動(dòng)芯片。當(dāng)控制信號的周期為40Hz左右時(shí)，步進(jìn)電機(jī)工作在最佳狀態(tài)。其他模塊可以調(diào)用函數(shù)setdegree()設(shè)置需要轉(zhuǎn)到的角度，然后由轉(zhuǎn)向任務(wù)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)到所指定的角度，在轉(zhuǎn)向期間，單片機(jī)可以做其他的事情；其他模塊還可以調(diào)用getnowdegree()取得當(dāng)前轉(zhuǎn)到的角度。因?yàn)橹绷麟姍C(jī)的轉(zhuǎn)速很高，所以必須加入齒輪箱進(jìn)行減速，減速后驅(qū)動(dòng)力變大，轉(zhuǎn)速降低。為了控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和后退，采用了直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N。另外，改變方波的占空比可以實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的調(diào)速，由于本設(shè)計(jì)中小車速度已調(diào)整到較低水平，所以無需再調(diào)速。而本設(shè)計(jì)中將后輪驅(qū)動(dòng)模塊也設(shè)計(jì)成一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)是考慮到以后功能擴(kuò)展的方便。目前本模塊對其他模塊主要提供了以下幾個(gè)接口函數(shù)。getspeed(),前進(jìn)時(shí)返回1；后退時(shí)返回1；停止時(shí)返回0。 里程檢測模塊的設(shè)計(jì) 探頭的選型與安裝可以用這樣的思路來設(shè)計(jì)里程檢測模塊，在車軸上安裝一個(gè)圓盤，圓盤上均勻的開一些缺口，： 里程檢測遮光圓盤的設(shè)計(jì)車輪每轉(zhuǎn)過一圈圓盤將把紅外對管遮擋4次，小車勻速行駛時(shí)檢測電路輸出占空比為50%的方波。消抖的方法有多種，用硬件電路可以實(shí)現(xiàn)消抖功能，例如加一級施密特觸發(fā)器或加一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器都可以在一定程度上消除抖動(dòng)。所以考慮用軟件的方法來消除抖動(dòng)。每次采樣的時(shí)候兼做沿的個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，將總數(shù)存放在靜態(tài)變量li_cheng中，再乘上一個(gè)常數(shù)即是小車行駛的里程值。該模塊對外提供了以下幾個(gè)接口函數(shù)：void licheng(void):里程檢測任務(wù)函數(shù)，由定時(shí)器0的中斷處理函數(shù)調(diào)用，完成采樣和上升沿、下降沿的個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)；unsigned int getlicheng(void):獲取里程值