机械5

遥控小汽车的设计研究 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。 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