遥控小汽车的系统设计.doc
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遥控小汽车的系统设计,页数 61字数21351 摘要根据题目要求，本设计采用2片at89c52单片机构成主从式的控制系统，双机采用串行口进行通信。红外遥控部分采用遥控车模专用编、解码芯片tx-2/rx-2，提高控制的可靠性；同时，在遥控发射端加入了用凌阳61板做的语音识别系统，能够完成语音遥控功能。采用红外传感器进行里程...
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遥控小汽车的系统设计
页数 61 字数 21351
摘 要
根据题目要求，本设计采用2片AT89C52单片机构成主从式的控制系统，双机采用串行口进行通信。红外遥控部分采用遥控车模专用编、解码芯片TX-2/RX-2，提高控制的可靠性；同时，在遥控发射端加入了用凌阳61板做的语音识别系统，能够完成语音遥控功能。采用红外传感器进行里程检测；超声波传感器进行障碍识别；感光电阻辅以步进电机控制的转动机构进行光源方向的检测，并能用软件控制小车行驶到光源附近。采用步进电机对小车的转向进行精确的控制，同时用红外传感器对转向的角度进行校正。此外，采用四位LED数码管和若干LED发光二极管显示时间、行进的里程以及小车的各种状态；采用AT24C08串行EEPROM记录小车的行驶轨迹，并能按照所记录的轨迹自动行驶。
本次设计基于完备的软硬件系统，很好的实现了小车语音遥控、任意曲线行驶、路线记录与重放、自动查找光源、自动避障，里程统计并发出指示信息等功能。
关键词：单片机；超声波传感器；红外遥控；语音识别；凌阳61板
目 录
第1章 绪论……………………………………………………………1
1.1概述………………………………………………………………1
1.2设计要求及主要功能介绍………………………………………1
1.2.1 手动控制功能…………………………………………2
1.2.2 自动寻找光源功能……………………………………2
1.2.3 超声避障功能…………………………………………2
1.2.4 记录路线与重放路线功能……………………………2
1.2.5 声控功能………………………………………………3
1.2.6 其他功能………………………………………………3
1.3 MCS-51系列单片机简介………………………………………3
1.4凌阳SPCE061A精简开发板简介………………………………5
第2章 系统总体设计………………………………………………6
2.1系统功能模块的划分…………………………………………6
2.2单片机数目的选定……………………………………………6
2.3系统原理框图…………………………………………………7
2.4系统软件主要特色……………………………………………7
2.4.1软件分层结构……………………………………………8
2.4.2多任务结构………………………………………………8
2.4.3消息驱动结构…………………………………………13
2.5本章小结………………………………………………………15
第3章 各模块的详细设计…………………………………………16
3.1 红外遥控模块的设计…………………………………………16
3.1.1 遥控模块的功能需求…………………………………16
3.1.2 编解码芯片的选型……………………………………16
3.1.3 遥控模块原理图………………………………………16
3.1.4 遥控电路与语音识别模块的连接……………………18
3.2 数码管、发光二极管显示模块的设计………………………18
3.2.1 多位数码管扫描显示原理……………………………18
3.2.2 工作状态指示灯及转向灯的设计……………………19
3.2.3 显示模块电原理图……………………………………19
3.2.4 显示任务的软件设计…………………………………20
3.3 声音提示功能的设计…………………………………………20
3.4 前轮转向模块的设计…………………………………………21
3.4.1 前轮转向的机械结构设计……………………………21
3.4.2 前轮转向中点校准功能的设计………………………22
3.4.3 步进电机驱动芯片……………………………………22
3.4.4 前轮转向任务的软件设计……………………………22
3.5 后轮驱动模块的设计…………………………………………24
3.5.1 直流电机驱动芯片L298N……………………………24
3.5.2 后轮驱动任务的软件设计……………………………25
3.6 里程检测模块的设计…………………………………………25
3.6.1 探头的选型与安装……………………………………25
3.6.2 软件消抖与硬件消抖的比较…………………………26
3.6.3 里程检测任务的软件设计……………………………26
3.7 超声测距模块的设计…………………………………………27
3.7.1 超声测距的理论依据…………………………………27
3.7.2 超声发射电路…………………………………………27
3.7.3 超声接收电路…………………………………………28
3.7.4 超声测距任务的软件设计……………………………29
3.8 光源方向探测模块的设计……………………………………30
3.8.1 旋转机构设计…………………………………………30
3.8.2 亮度检测电路的选型与设计…………………………31
3.8.3 寻找光源方向任务的软件设计………………………32
3.9 行驶路线的记录与重放模块的设计…………………………33
3.9.1 该模块的功能概述……………………………………33
3.9.2 AT24C08串行EEPROM介绍……………………………33
3.9.3 存储记录的格式………………………………………33
3.9.4 手动模式下记录行驶路线功能的软件设计…………33
3.9.5 重放行驶路线功能的软件设计………………………34
3.10 双机串行通信模块的软件设计……………………………35
3.10.1 通信方式的选型……………………………………35
3.10.2 双机串行通信的软件设计…………………………35
3.11 语音识别功能的设计………………………………………36
3.11.1 凌阳语音压缩算法…………………………………37
3.11.2 语音识别模块的软件设计…………………………37
3.12 本章小结……………………………………………………37
第4章 系统软件的设计……………………………………………39
4.1 单片机的C语言程序设计简介………………………………39
4.2 系统的三种工作模式…………………………………………39
4.3 手动模式的设计………………………………………………40
4.4 自动寻找光源模式的设计……………………………………40
4.4.1 功能分析………………………………………………40
4.4.2 寻找光源的策略………………………………………41
4.4.3 自动寻找光源的软件设计……………………………41
4.4.5 该功能模块存在的一些问题…………………………41
4.5 走数字及路线重放模式的设计………………………………44
4.6 本章小结………………………………………………………44
第5章 系统的组装、调试和测试…………………………………45
5.1 系统的组装、调试……………………………………………45
5.2 遥控距离的测试………………………………………………45
5.3 时间显示功能的测试…………………………………………45
5.4 里程显示功能的测试…………………………………………46
5.5 超声测障碍功能的测试………………………………………46
5.6 走数字功能的测试……………………………………………46
5.7 行驶路线记录与重放功能的测试……………………………47
5.8 自动寻找光源功能的测试……………………………………47
5.9 语音识别功能的测试…………………………………………47
5.10 本章小结……………………………………………………48
结论………………………………………………………………………49
致谢………………………………………………………………………50
参考文献………………………………………………………………51
附录A 系统原理图…………………………………………………52
附录B 遥控发射模块PCB板图……………………………………53
附录C 程序清单………………………………………………………54
参考文献
[1]马忠梅，籍顺心,等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004：1-187.
[2]陈明计，周立功，等.嵌入式实时操作系统Small RTOS51原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004：12-22，216-249.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998：348-352.
[4]庞丽萍.操作系统原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1988：34-77.
[5]谢红.模拟电子技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001：
页数 61 字数 21351
摘 要
根据题目要求，本设计采用2片AT89C52单片机构成主从式的控制系统，双机采用串行口进行通信。红外遥控部分采用遥控车模专用编、解码芯片TX-2/RX-2，提高控制的可靠性；同时，在遥控发射端加入了用凌阳61板做的语音识别系统，能够完成语音遥控功能。采用红外传感器进行里程检测；超声波传感器进行障碍识别；感光电阻辅以步进电机控制的转动机构进行光源方向的检测，并能用软件控制小车行驶到光源附近。采用步进电机对小车的转向进行精确的控制，同时用红外传感器对转向的角度进行校正。此外，采用四位LED数码管和若干LED发光二极管显示时间、行进的里程以及小车的各种状态；采用AT24C08串行EEPROM记录小车的行驶轨迹，并能按照所记录的轨迹自动行驶。
本次设计基于完备的软硬件系统，很好的实现了小车语音遥控、任意曲线行驶、路线记录与重放、自动查找光源、自动避障，里程统计并发出指示信息等功能。
关键词：单片机；超声波传感器；红外遥控；语音识别；凌阳61板
目 录
第1章 绪论……………………………………………………………1
1.1概述………………………………………………………………1
1.2设计要求及主要功能介绍………………………………………1
1.2.1 手动控制功能…………………………………………2
1.2.2 自动寻找光源功能……………………………………2
1.2.3 超声避障功能…………………………………………2
1.2.4 记录路线与重放路线功能……………………………2
1.2.5 声控功能………………………………………………3
1.2.6 其他功能………………………………………………3
1.3 MCS-51系列单片机简介………………………………………3
1.4凌阳SPCE061A精简开发板简介………………………………5
第2章 系统总体设计………………………………………………6
2.1系统功能模块的划分…………………………………………6
2.2单片机数目的选定……………………………………………6
2.3系统原理框图…………………………………………………7
2.4系统软件主要特色……………………………………………7
2.4.1软件分层结构……………………………………………8
2.4.2多任务结构………………………………………………8
2.4.3消息驱动结构…………………………………………13
2.5本章小结………………………………………………………15
第3章 各模块的详细设计…………………………………………16
3.1 红外遥控模块的设计…………………………………………16
3.1.1 遥控模块的功能需求…………………………………16
3.1.2 编解码芯片的选型……………………………………16
3.1.3 遥控模块原理图………………………………………16
3.1.4 遥控电路与语音识别模块的连接……………………18
3.2 数码管、发光二极管显示模块的设计………………………18
3.2.1 多位数码管扫描显示原理……………………………18
3.2.2 工作状态指示灯及转向灯的设计……………………19
3.2.3 显示模块电原理图……………………………………19
3.2.4 显示任务的软件设计…………………………………20
3.3 声音提示功能的设计…………………………………………20
3.4 前轮转向模块的设计…………………………………………21
3.4.1 前轮转向的机械结构设计……………………………21
3.4.2 前轮转向中点校准功能的设计………………………22
3.4.3 步进电机驱动芯片……………………………………22
3.4.4 前轮转向任务的软件设计……………………………22
3.5 后轮驱动模块的设计…………………………………………24
3.5.1 直流电机驱动芯片L298N……………………………24
3.5.2 后轮驱动任务的软件设计……………………………25
3.6 里程检测模块的设计…………………………………………25
3.6.1 探头的选型与安装……………………………………25
3.6.2 软件消抖与硬件消抖的比较…………………………26
3.6.3 里程检测任务的软件设计……………………………26
3.7 超声测距模块的设计…………………………………………27
3.7.1 超声测距的理论依据…………………………………27
3.7.2 超声发射电路…………………………………………27
3.7.3 超声接收电路…………………………………………28
3.7.4 超声测距任务的软件设计……………………………29
3.8 光源方向探测模块的设计……………………………………30
3.8.1 旋转机构设计…………………………………………30
3.8.2 亮度检测电路的选型与设计…………………………31
3.8.3 寻找光源方向任务的软件设计………………………32
3.9 行驶路线的记录与重放模块的设计…………………………33
3.9.1 该模块的功能概述……………………………………33
3.9.2 AT24C08串行EEPROM介绍……………………………33
3.9.3 存储记录的格式………………………………………33
3.9.4 手动模式下记录行驶路线功能的软件设计…………33
3.9.5 重放行驶路线功能的软件设计………………………34
3.10 双机串行通信模块的软件设计……………………………35
3.10.1 通信方式的选型……………………………………35
3.10.2 双机串行通信的软件设计…………………………35
3.11 语音识别功能的设计………………………………………36
3.11.1 凌阳语音压缩算法…………………………………37
3.11.2 语音识别模块的软件设计…………………………37
3.12 本章小结……………………………………………………37
第4章 系统软件的设计……………………………………………39
4.1 单片机的C语言程序设计简介………………………………39
4.2 系统的三种工作模式…………………………………………39
4.3 手动模式的设计………………………………………………40
4.4 自动寻找光源模式的设计……………………………………40
4.4.1 功能分析………………………………………………40
4.4.2 寻找光源的策略………………………………………41
4.4.3 自动寻找光源的软件设计……………………………41
4.4.5 该功能模块存在的一些问题…………………………41
4.5 走数字及路线重放模式的设计………………………………44
4.6 本章小结………………………………………………………44
第5章 系统的组装、调试和测试…………………………………45
5.1 系统的组装、调试……………………………………………45
5.2 遥控距离的测试………………………………………………45
5.3 时间显示功能的测试…………………………………………45
5.4 里程显示功能的测试…………………………………………46
5.5 超声测障碍功能的测试………………………………………46
5.6 走数字功能的测试……………………………………………46
5.7 行驶路线记录与重放功能的测试……………………………47
5.8 自动寻找光源功能的测试……………………………………47
5.9 语音识别功能的测试…………………………………………47
5.10 本章小结……………………………………………………48
结论………………………………………………………………………49
致谢………………………………………………………………………50
参考文献………………………………………………………………51
附录A 系统原理图…………………………………………………52
附录B 遥控发射模块PCB板图……………………………………53
附录C 程序清单………………………………………………………54
参考文献
[1]马忠梅，籍顺心,等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004：1-187.
[2]陈明计，周立功，等.嵌入式实时操作系统Small RTOS51原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004：12-22，216-249.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998：348-352.
[4]庞丽萍.操作系统原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1988：34-77.
[5]谢红.模拟电子技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001：
