遥控小汽车的设计研究
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
ABSTRACT
According to the topic, my design needs to adopt two AT89C52 to form a control system of principal and subordinate. The communication between the two MCU is to adopt the serial port. Meanwhile, launch end join with insult male genital 61 sound recognition system that board make remotely, can finish the remote control function of the pronunciation, and it adopts the infrared sensor to measure the mileage; The ultrasonic sensor carries on the obstacle to discern; Sensitization resistance complement in order to walk into whom electrical machinery control rotate organization carry on measuring, direction of the light source, The small car can go to the adjacent place of the light source with the software .The design adopts serial EEPROM of AT24C08 to write down the orbit of the car , and can repeat the route automatically which has been recorded.
The Design is on the basis of the complete software and hardware system, and the small car has the function of sound remote control, following any curve, recording the route where it has gone, finding out the light source, etc…
Keywords: MCU; AT24C08; sensor; SPCE061A
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………………………………………………………………………52
第1章 绪论
1.1 概述
单片机以其强大的控制能力已经被广泛应用于诸多领域，配以各种接口传感器可以实现系统的智能化。无论是在工业控制领域、医疗卫生领域、还是在国防军事领域、航天航空领域，微控制器都起着举足轻重的作用。从最初的8位控制器到现在的16位、32位控制器都还有很大的发展和应用空间。
目前市场上已有很多种用超声波传感器制作的产品，在汽车电子领域，用超声波传感器做的倒车雷达可以提高汽车行驶的安全性。对汽车驾驶员来说车身后方是一个视线的“死区”，倒车时得非常小心，倒车雷达的出现就解决了这一问题，当车身后方有障碍时能及时发出警告。
语音识别技术也日趋完善，在机器人领域，要想用语言和机器人“交谈”，首先就要解决语音的识别问题。可以用语音识别技术做成电话声控拨号、声控家电、儿童玩具等。语音识别技术还有待于进一步的发展。本设计中采用凌阳61板做的声控系统可以用语音控制小车的前进、后退、左转、右转、停止。
