人机互动智能多功能控制小车论文

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1、人机互动智能多功能控制小车摘要本设计采用凌阳的SPCE061A型十六位单片机，前面避障采用一体化红外接受头接受38KHZ脉冲，后面避障采用红外对管，车速和距离的检测采用红外对管检测轮子的行驶产生脉冲，速度的改变利用PWM的占空比改变实现，使用电机控制专用芯片LM298驱动电机，在市场上遥控小车的基础上，加上61板上的语音部分配上独特的算法，实现小车的人机互动智能多功能控制。实验目的本小车设计有高频、低频、语音控制，是一个较具有创新性的综合设计。它在现市场遥控小车的基础上，将避障、语音功能加进小车中，实现小车的多

2、模式控制。可当以后小车玩具发展的一个趋势，亦可很好的锻炼我们综合设计能力。方案器件选择方案一采用传统的89C51作为控制核心。51单片机具有价格低廉、使用简单等特点，但其运算速度较低、功能比较单一，如要对小车实现语音等功能就必须外扩芯片，控制过程相对比较繁琐。方案二凌阳16位单片机SPCE061A芯片作为控制核心。SPCE061A具有丰富的资源、指令周期短、工作速率快、低功耗、地电压、可编程音频处理、在线下载易于调试等优点，相对51来说更适于对小车的控制。尤其是语音播放功能，对我们所要做的互动式智能小车提供很大

3、的方便，大大节省了我们的软件、硬件工作。基于上述分析，拟选择方案二。硬件器件见附件1。工作原理及电路原理图一、硬件电路的具体实现硬件方面主要包括六方面：前后避障，遥控信号输入，电机驱动电路，速度的测量、速度路程的显示以及语音的输入、播放。前后避障、遥控信号输入皆由软件进行扫描从而执行相应程序；驱动电路由IOB9口输出的脉冲与IOB12、IOB13相与分别控制小车的前进、后退，通过改变脉冲的占空比从而调节小车的速度；速度测量则是通过计算速度检测输入的脉冲并按一定算法计算出瞬时速度与总路程；并用2个LED输出瞬时速

4、度，用4个LED输出总路程，LED皆为动态扫描的共阴管；语音的输入及播放则直接使用61板上的语音识别、播放功能。总的设计框架如下图速度、路程显示遥控发射电路遥控接收电路语音的识别、播放前、后避障速度测量电机的驱动61板图1总硬件框图（1）避障避障包括前面避障和后面避障。前避障具体电路见图2所示。图2前面避障原理图本避障的发射采用555定时器构成的多谐振荡器产生38KHZ、占空比4/5的方形脉冲信号，通过三极管电平取反并放大来驱动红外发光管。接收部分采用一体化红外接收头，它只接收38KHZ左右的脉冲信号，具有较强

5、的抗干扰性，低电压，低功耗等优点。没障碍物时对应的I/O输入口IOB0与IOB1口输入为低电平，当遇到障碍物时，若为左边接收头的相应管脚发生电平变化即输入口IOB0变为高电平或为右边接收头的相应管脚发生电平变化即输入口IOB1变为高电平，或二者皆输入高电平，单片机通过扫描发现输入为高电平时，采取相应的操作，实现在车的左前进、右前进、倒车或停止等。后面避障见图3所示。电路采用发光对管，与前避障相似，遇到障碍物接收管发生电平改变输入高电平，单片机通过扫描执行相应程序。图3后面避障原理图（2）测速速度、路程的测量电路

6、图与后避障类似，具体电路见下图图4速度检测原理图亦采用发光对光，将输出端接到单片机的外部中断口IOB2。由于轮子有7个沟槽，轮子转一圈接收管可得到7个脉冲，单片机发生7次外部中断。通过单片机计算外部中断次数并按一定的算法计算出小车速度与路程。（3）速度、路程的显示速度的显示采用两个动态扫描共阴管LED，路程的显示采用四个动态扫描共阴的LED管，具体电路如图5所示。动态扫描的LED管节省了单片机的I/O口，采用74HC04提高LED管公共端的驱动能力。单片机采用1KHZ的定时器中断，利用余晖效应实现LED的逐个显

7、示。图5速度、路程显示原理图（4）电机驱动电机的驱动电路如图6所示。图6驱动电路原理图电机驱动电路直接使用电机控制专用芯片L298。由IOB9口直接输出由单片机内部产生的PWM脉冲，与控制前进、后退的I/O口输出的电平相与从而控制小车的速度。当对应的前进、后退、左拐、右拐I/O口输出高电平时，可驱动相应的电机运动。其基本输出和小车运动状态对照如下表。IOB12IOB13IOB14IOB15后电机前电机小车0000停转停转停1000正转停转前进0100反转停转倒车1010正转正转左前拐1001正转反转右前拐010

8、1反转反转左后拐0110反转正转右后拐原理上IOB12与IOB13、IOB14与IOB15不可同时为高电平。（5）遥控发射、接受电路由于本小车是基于市场上的遥控小车开发出来的多功能小车，遥控发射、接受模块就采用原小车上的发射接受模块。然后把接收模块的前进、后退、左拐、右拐四个输出接到单片机上的IOB4、IOB5、IOB6、IOB7上，经单片机处理有驱动模块控制小车的运动。（6）61板上