遙控小汽車的設計研究

摘  要

根據題目要求，本設計采用2片AT89C52單片機構成主從式的控制系統，雙機采用串行口進行通信。紅外遙控部分采用遙控車模專用編、解碼芯片TX-2/RX-2，提高控制的可靠性；同時，在遙控發射端加入了用凌陽61板做的語音識別系統，能夠完成語音遙控功能。采用紅外傳感器進行里程檢測；超聲波傳感器進行障礙識別；感光電阻輔以步進電機控制的轉動機構進行光源方向的檢測，并能用軟件控制小車行駛到光源附近。采用步進電機對小車的轉向進行精確的控制，同時用紅外傳感器對轉向的角度進行校正。此外，采用四位LED數碼管和若干LED發光二極管顯示時間、行進的里程以及小車的各種狀態；采用AT24C08串行EEPROM記錄小車的行駛軌跡，并能按照所記錄的軌跡自動行駛。

本次設計基于完備的軟硬件系統，很好的實現了小車語音遙控、任意曲線行駛、路線記錄與重放、自動查找光源、自動避障，里程統計并發出指示信息等功能。

關鍵詞：單片機；超聲波傳感器；紅外遙控；語音識別；凌陽61板

ABSTRACT

....

目  錄

第1章 緒論……………………………………………………………1

1.1概述………………………………………………………………1

1.2設計要求及主要功能介紹………………………………………1

1.2.1 手動控制功能…………………………………………2

1.2.2 自動尋找光源功能……………………………………2

1.2.3 超聲避障功能…………………………………………2

1.2.4 記錄路線與重放路線功能……………………………2

1.2.5 聲控功能………………………………………………3

1.2.6 其他功能………………………………………………3

1.3 MCS-51系列單片機簡介………………………………………3

1.4凌陽SPCE061A精簡開發板簡介………………………………5

第2章 系統總體設計………………………………………………6

2.1系統功能模塊的劃分…………………………………………6

2.2單片機數目的選定……………………………………………6

2.3系統原理框圖…………………………………………………7

2.4系統軟件主要特色……………………………………………7

2.4.1軟件分層結構……………………………………………8

2.4.2多任務結構………………………………………………8

2.4.3消息驅動結構…………………………………………13

2.5本章小結………………………………………………………15

第3章 各模塊的詳細設計…………………………………………16

3.1 紅外遙控模塊的設計…………………………………………16

3.1.1 遙控模塊的功能需求…………………………………16

3.1.2 編解碼芯片的選型……………………………………16

3.1.3 遙控模塊原理圖………………………………………16

3.1.4 遙控電路與語音識別模塊的連接……………………18

3.2 數碼管、發光二極管顯示模塊的設計………………………18

3.2.1 多位數碼管掃描顯示原理……………………………18

3.2.2 工作狀態指示燈及轉向燈的設計……………………19

3.2.3 顯示模塊電原理圖……………………………………19

3.2.4 顯示任務的軟件設計…………………………………20

3.3 聲音提示功能的設計…………………………………………20

3.4 前輪轉向模塊的設計…………………………………………21

3.4.1 前輪轉向的機械結構設計……………………………21

3.4.2 前輪轉向中點校準功能的設計………………………22

3.4.3 步進電機驅動芯片……………………………………22

3.4.4 前輪轉向任務的軟件設計……………………………22

3.5 后輪驅動模塊的設計…………………………………………24

3.5.1 直流電機驅動芯片L298N……………………………24

3.5.2 后輪驅動任務的軟件設計……………………………25

3.6 里程檢測模塊的設計…………………………………………25

3.6.1 探頭的選型與安裝……………………………………25

3.6.2 軟件消抖與硬件消抖的比較…………………………26

3.6.3 里程檢測任務的軟件設計……………………………26

3.7 超聲測距模塊的設計…………………………………………27

3.7.1 超聲測距的理論依據…………………………………27

3.7.2 超聲發射電路…………………………………………27

3.7.3 超聲接收電路…………………………………………28

3.7.4 超聲測距任務的軟件設計……………………………29

3.8 光源方向探測模塊的設計……………………………………30

3.8.1 旋轉機構設計…………………………………………30

3.8.2 亮度檢測電路的選型與設計…………………………31

3.8.3 尋找光源方向任務的軟件設計………………………32

3.9 行駛路線的記錄與重放模塊的設計…………………………33

3.9.1 該模塊的功能概述……………………………………33

3.9.2 AT24C08串行EEPROM介紹……………………………33

3.9.3 存儲記錄的格式………………………………………33

3.9.4 手動模式下記錄行駛路線功能的軟件設計…………33

3.9.5 重放行駛路線功能的軟件設計………………………34

3.10 雙機串行通信模塊的軟件設計……………………………35

3.10.1 通信方式的選型……………………………………35

3.10.2 雙機串行通信的軟件設計…………………………35

3.11 語音識別功能的設計………………………………………36

3.11.1 凌陽語音壓縮算法…………………………………37

3.11.2 語音識別模塊的軟件設計…………………………37

3.12 本章小結……………………………………………………37

第4章 系統軟件的設計……………………………………………39

4.1 單片機的C語言程序設計簡介………………………………39

4.2 系統的三種工作模式…………………………………………39

4.3 手動模式的設計………………………………………………40

4.4 自動尋找光源模式的設計……………………………………40

4.4.1 功能分析………………………………………………40

4.4.2 尋找光源的策略………………………………………41

4.4.3 自動尋找光源的軟件設計……………………………41

4.4.5 該功能模塊存在的一些問題…………………………41

4.5 走數字及路線重放模式的設計………………………………44

4.6 本章小結………………………………………………………44

第5章 系統的組裝、調試和測試…………………………………45

5.1 系統的組裝、調試……………………………………………45

5.2 遙控距離的測試………………………………………………45

5.3 時間顯示功能的測試…………………………………………45

5.4 里程顯示功能的測試…………………………………………46

5.5 超聲測障礙功能的測試………………………………………46

5.6 走數字功能的測試……………………………………………46

5.7 行駛路線記錄與重放功能的測試……………………………47

5.8 自動尋找光源功能的測試……………………………………47

5.9 語音識別功能的測試…………………………………………47

5.10 本章小結……………………………………………………48

結論………………………………………………………………………49

致謝………………………………………………………………………50

參考文獻………………………………………………………………51

附錄………………………………………………………………………52