智能语音小车软件毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 本科毕业设计论文 题 目 基于单片机的智能语音小车软件设计 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业 任务书 一、题目： 基于单片机的智能语音小车软件设计 二、 内容与重点： 1、 目的与意义： 随着科技的发展，使计算机渗透进城市的血液，成为人类社会生活中密不可分的一部分。越来越多种类的计算机投入社会生产，如果在人们的社会生活中所接触到的计算机均使用不同的、自身特有的人机接口，就要求计算机使用者掌握多种计算机操作语言，这无疑成为人们使用 计算机的一大障碍。因此人与计算机的沟通成为了摆在人类面前崭新的课题。通过语音识别，让小车能听懂人类语言，更好的实现人们的要求，彻底摆脱复杂的计算机语言和繁琐的输入方式是今后发展的一大方向。 2、设计 任务 ： 通过毕业设计，使学生对所学电子工艺、传感器知识、电机控制技术、模电、数电、等电子基础课程的基本知识加深理解，在所学基础上，学习更高级单片机的基本指令及基本结构，并将其与实际工程应用紧密结合起来，培养创新意识，增强分析问题解决问题能力，为尽快进入社会角色，熟悉相关开发工作流程、项目小组组成、分工、合作方式方 法等。增强团队合作意识，提高基本工作技能，为即将踏入社会奠定理论和实践基础。 要求：认真复习有关基础理论和技术知识，查阅参考资料，参照智能小车设计思想，设计一个可以按照预定语音控制命令动作的智能小车，运用所学单片机知识独立设计电路、自行焊接、调试，直至预期结果方可。要求实现：小车和在语音信号控制下自动实现启动、停止、左转、右转等功能。 （ 1）设计思路：在所学单片机知识的基础上，按照设计指标要求完成各功能模块方案论证、原理图设计、器件选型、印刷电路板制作、元器件焊装、软件编程设计 论文 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 联机调试。 （ 2）步骤： l、了解 小车各功能模块要求及工作原理。 2、根据功能要求进行方案选型及论证。 3、设计各功能模块原理图。 4、各功能模块器件选型。 5、绘制各功能模块 理图。 6、编程调试。 三、进度与要求： 1第一周第二周 在工作中收集各种相关资料。 2第三周第四周 用 计硬件原理图并进行器件选型。 3第五周第九周 绘制 图并焊装。 4第十周第十一周 编程调试，整理并组织论文。 5第十二周第十四周 再次焊装调试，完成修改稿，定稿，打印，交评阅。 6第十五周第十六周 评阅与答辩。 四 、 主要参考书及参考资料 1 谢宜人主编 北京 :人民邮电出版社 ,2003 年 2 靳达 . 北京 :人民邮电出版社 ,2003 年 3 流光斌等 北京 :人民邮电出版社 ,2004 年 4 余永权 列单片机应用技术 航空航天大学出版社 ,2002 年 5 陈瑾 动控制系统的研究与实现 D2005 年 6 韦巍 M械工业出版社 ,2000 年 7 蒋新松 M2003 年 8 孙迪生，王炎 北京：机械工业出版社 ,1997 年 9 陈明荧 片机课程设计实训教材，清华大学出版社 , 2003 年 10 蔡美琴等 列单片机系统及其应用 2004 年 11卓晴 等编 挑战 “飞思卡尔 ”杯 航空航天大学出版社 ,2007 年 12张阳编 片机原理及嵌入式系统开发 电子工业出版社 ,2011 年 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13何此昂，周渡海等编著 8 系列 :单片机开发与应用实例 航空航天大学出版社 ,2009 年 14王宜怀，曹金华 编著 基于飞思卡尔 控制品 航空航天大学出版社 ,2011 学生 指导教师 系主任 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 摘 要 目前，在企业生产技术不断提高、对自动化 技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。智能汽车是一种集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，集中的运用到了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等众多学科，是典型的高新 技术综合体，具有重要的军用及民用价值。本文讲述了以 本文主要是以 感器作为语音识别模块，通过其内部语音识别程序，对其接收到的语音命令，输出相应的信号。以 16 位飞思卡尔单片机处理器为控制核心，处理接收的信号，使小车按照命令要求，实现不同动作。 关键词 ： 能小车，语音识别 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 t to on of of in in of is to in of as an of is a of in an of in is a of of of as a to of as of it we to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第一章 绪论 . 1 课题研究的背景及意义 . 1 题研究内容概述 . 1 第二章 硬件电路的设计 . 3 车的整体硬件方案 . 3 统各功能模块介绍 . 3 音模块 . 3 统控制核心 片机 . 7 心板 ： . 22 件开发平台介绍 . 23 音芯片开发平台： . 23 思卡尔 16 位单片机 软件开发平台： . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 四章 系统主要特点及联机调试 . 26 统设计主要特点： . 26 到的问题及解决方案 . 26 件问题及解决方案 . 26 件问题及解决方 案 . 27 要注意的事项 . 27 第五章 全文总结 . 29 致谢 . 30 附录： . 31 1. 主控芯片程序： . 31 2. 次控芯片程序： . 35 3. 实物 图 . 47 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 课题研究的背景及意义 随着科技的发展，使计算机渗透进城市的血液，成为人类社会生活中密不可分的一部分。越来越多种类的计算机投入社会生产，如果在人们的社会生活中所接触到的计算机均使用不同的、自身特有的人机接口，就要求计算机使用者掌握多种计算机操作语言，这无疑成为人们使用计算机的一大障碍。因此人与计算机的沟通成为了摆在人类面前崭新的课题。语音识别技术首先要提取语音特征参量， 也就是从语言信号中提取语音识别的有用信息。语音特征参量的提取要考虑单词选定位置的基音、鼻辅音的频谱、元音的频谱、擦音的频谱等要素。语音识别技术也必须有模式匹配及模型训练技术，其中主要包括动态时间规整技术、 型和人工神经网络。时间规整是把一个单词内的时变特征变为一致的过程，在时间规整过程中，作为单词的时间轴要不均匀的扭曲或弯曲，使其行征为模型特征对正，该技术是一种有力的矫正措施，对提高系统的识别精度极为有效。人工神经网络是一个自适应非线性动力学系统，模拟人体大脑活动的基本原理，具有学习、技艺、判断、对比 和概括等能力。另外，语音识别单元的选取也是语音识别的重要一步，语言识别单元有单词、音节和音素。对于汉语而言，主要选取音节单元，因为汉语是单音节结构的语言，而英语是多音节的语言，汉语约有 400 个音节，数量相对较少，便于识别 。 通过语音识别，让小车能听懂人类语言，更好的实现人们的要求，彻底摆脱复杂的计算机语言和繁琐的输入方式是今后发展的一大方向。 题研究内容概述 本课题是使用的 块作为语音的识别和输出模块，使用处理器作为处理芯片，对来自语音模块的命令信息进行判别扫描 ，根据其内容给出车模电机的驱动命令和舵机的方向控制，使小车按照语买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 音命令实现前进、后退、左转向、右转向、 停止 等预期的动作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第二章 硬件电路的设计 车的整体硬件方案 智能车的硬件设计采用模块化的设计方法，分为控制芯片 源的管理单元，语音识别单元，舵机控制单元和直流驱动电机控制单元，各单元设计如下： 过稳压管将 电压稳到 5 伏给系统各部件供电。 用 为语音识别元件 。 控制来控制舵机，给出小车的行进方向。 298N 电机驱动 其系统硬件结构如图 2示： 图 2车硬件结构 统各功能模块介绍 音模块 1. 语音模块 电原理图 如图所示： 音识别模块 时钟模块 复位按键 单 片 机 驱 动 模 块 舵 机 电 机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 2音模块 整体 原理图 语音模块包括： 语音接收识别模块、语音处理模块及电源模块 2. 语音接收 识别 模块 如图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 2音芯片的接收 识别 模块 图 2音 信号 处理模块 本次设计 使用的 语音芯片模块 包括 接收模块和处理模块，接收模块使用的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 能够对来自人的声音信息进行接收并识别。 处理模块使用的是 8 位 过编程处理成 相应的数字信号 ， 对不同的命令信息进行编码。 述 : 片是一款 “语音识别 ”专用芯片，由 司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括 换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片在设计上注 重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如 ，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别 /声控/人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。 以识别列表中的关键词，用户说的语音可以是这个列表中任意的关键词语，而且不需要用户在识别前进行任何训练。 识别引擎不关心关键词语列表中的关键词语的内容，可以是命令，人名，歌曲名字，操作指令等等任何的汉字字符串。 每条关键词语最大可以支持的字数，从算法角度是 限制在 30 字以内。但是从实际情况来看，用户一口气说超过 8 个字以上的条目 时，几乎肯定会出现说错字 /说漏字 /说多字 /打嗝 /停顿等情况，这些情况都会严重影响识别并造成识别错误。因而一般来说，如果要获得理想的识别效果，建议每条关键词语的字数不要过长，避免影响效果 一 种 带 8K 字 节 闪 烁 可 编 程 可 檫 除 只 读 存 储 器（ 的低电压，高性能 微处理器，俗称单片机。该器件采用 密度非易失存储器制造技术制造 ,与工业标准的 令集和输出管脚相兼容。 列单片机是 的新一超 /高速 /低功耗的单片机 , 出的新一超 /高速 /低功耗的单片机 , 新一超 /高速 /低功耗的单片机 , 单片机 , 指令码完全兼容传统 051 单片机 ,12 时钟 /机器和 6 时钟 /机器可选内部 051 单片机 ,12 时钟 /机器和 6 时钟 /机器可选内部 时钟 /机器和 6 时钟 /机器可选内部 集 用电路 ,当时钟频率在 6 ,该电路时可靠的 ;当时钟频率在12 ,勉可用在要不高的下 ,可在脚外电电容 在要不高的下 ,可在脚外电电容 在要不高的下 ,可在脚外电 电容 1 增型 051 单片机 ,6 时钟 /机器和 12 时钟 /买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 机器可选 ,指令码完全兼容传 单片机 ,6时钟 /机器和 12时钟 /机器可选 ,指令码完全兼容传 6 时钟 /机器和 12 时钟 /机器可选 ,指令码完全兼容传 和 12 时钟 /机器可选 ,指令码完全兼容传 12 时钟 /机器可选 ,指令码完全兼容传 可选 ,指令码完全兼容传 ,指令码完全兼容传 统 805 2 工作电压 : 5V 单片机 )/ 3V 单片机 ) / 3 工作频率范围 :0 40当于普通 051的 0 80际工作频率可达 48 用户应用程序空间 :4K / 8K / 3K / 6K / 32K / 40K/48K/ 56K/ 64K 节 : 5 片上集成 280 字节 52 字节 256 字节 通用 I/35/39个 ),后为 :P/3/弱上拉 (普通 805传统 I/; 口是开漏输出 ,作为总线扩展用时 ,不用加上拉电 ,作为 I/O 口用时 ,加上拉电 7系统可编程 )/ 应用可编程 ),专用编程器 ,专用仿真器 可通过串 (3.)下载用户程序 ,数秒即可完成一片 有 看门狗 10内部集成 外部晶体 12可省外部电路 ,脚可 脚可 地 11共 3个 16定时器 /计数器 ,其中定时器 0还可当成 2个定时器使用 12外部中断 4 路 ,下降沿中断低电平触发中断 ,式可由外部中断低电平触发中 , 断方式唤醒 13 通用异步串行口 (还可用定时器件实现多4 工作温度范围 : +85 (工业 )/0 75 (商业 ) 15 封装 :选 列 ,请优先选 装不过优先选用最新加技术的 不过优先选用最新加技术的 优先选用最新加技术的列单片机 统控制核心 片机 片机 最小系统 如图 2示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 2统控制核心 片机 最小系统 系统控制核心 片机是整个系统的 “大脑 ”，它为整个系统提供了运行方式。 述 司的 16 位单片机主要分为 个系列。 心是 16 位高速 ，总线速度 8列单片机以速度更快的 核为核心，简称 列，典型的 线速度可以达到 25列单片机是 司于 2005 年推出的 于 核，可以达到 25 2性能。总线频率最高可达 40 列单片机目前又有几个子系列：列、 列、 列、 列、列、 列和 列。 是买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 列中的一个成员。 16 位单片机，由 16 位中央处理单元（ 128 88据 成片内存储器。主要功能模块包括： 内部存储器 内部 相环模块 2 个异步串口通讯 1 个串行外设接口 块 1 个 8 通道输入 /输出比较定时器模块 期中断定时器模块 6 通道 A/D 转换模块 个 8 通道脉冲宽 度调制模块 入 /输出数字 I/O 口 心板 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 2心板端口设置 核心板电路是整个电路的核心部分，控制着各部分的功能作用。 我们因为把 3 组级联使用，所以输出口变为舵机 ,电机正传为 电机反转为 使用了 B 端口 收来自于语音芯片处理后的信号，对应引脚标注为 各引脚对应功能如表 2 示： 引脚名称 对接器件引脚名称及功能 机 机控制 机 机正转 机 机反转 音处理单片机的 I/O 前进接收 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 音处理单片机的 I/O 后退接收 音处理单片机的 I/O 左转接收 音处理单片机的 I/O 右转接收 音处理单片机的 I/O 停止接收 表 2引脚对应功能 源模块 电源模块如图 2示： 图 2源模块 系统的总电源采 用的是 流电源，一路直接为电机驱动模块 电。 另一路利用 C 稳压电源模块 流 转换买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 成 5v 直流输出 ， 为 语音模块 主控单片机 电 。 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有 5V、 12V，可调版本可以输出小于 37V 的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需 4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了 使用，极大地简化了开关电源电路的设计。其封装形式包括标准的 5 脚 装（ 5 脚 贴封装（ 该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在 4%的范围内，振荡频率误差在 15%的范围内；可以用仅 80A 的待机电流， 实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路。 机 驱动模块 电机 驱动模块如图 2示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 2动模块 动模块为 车模 大功率的 驱动 电机 提供源动力。 它 总共可以提供两组电机驱动。 有 4 个输入口， 4 个输出口。我们只使用了 2 个输入 ( 输出口 ( 实现电机的正 ( (。 为了保证系统的可靠性，单片机输出的数字控制信号经光耦器件隔离后，输入 动模拟电机动作。 司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15 脚封装。主要特点是 ：工作电压高，最高工作电压可达 46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A，持续工作电流为 2A；额定功率 25W。内含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用 片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第 三 章 智能语音小车软件设计 本系统控制软件采用大赛提供的 件及 为调试工具，此外，厂家提供的编程环境支持 C 语言和汇编语言的程序设计，以及 C 语言与汇编语言的混合编程，大大方便了用户的程序设计，提高了系统开发效率。本系统程序代码使用 C 语言编写。 本系统软件编程分为两个部分： 1. 控单片机编程 2. 语音处理单片机 程 主控单片机编程包括：系统 初始化模块 、 I/O 初始化 模块、时钟 初始化模块、 机控制模块 、 机驱动模块 。 语音 处理单片机编程 包括：中断模块、 块。 控 系统 总体 软件流程图 系统软件流程图如图 3示： 图 3统软件流程图 程序初始化 检测语音模块状态 选择相应处理方 式式 调用舵机程序 调用电机程序 中断返回 中断程序 中断响应 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 在整个系统设计中，用到了 4 个单片机基本功能模块 :时钟模块、 出模块、以及普通 块。根据系统实际需求，对各个模块进行了初始化配置，通过对相应数据寄存器或状态寄存器的读写，实现相应的功能。 钟模块 初始化 片机中有四个不同的时钟，即外部晶振时钟、锁相环时钟、总线时钟和内核时钟。本文 采用的是 16外部晶振，因此外部晶振时钟为 16认设置下，锁相环时钟为 32线时钟为 16核时钟为 16相环时钟与外部晶振时钟的倍、分频关系由 总线时钟用作片上外围设备的同步，而内核时钟则用作 同步，它决定了指令执行的速度。为了提高外围设备的工作性能，对单片机进行了超频，超频后的总线时针为 40体参数：既 0 本文通过实时中断的时间间隔来控制参数采样及控制指令输出的周期，在系统中，由于各个 任务的工作周期不相同。语音识别模块的采样周期为 10机的控制指令输出的周期为 20了满足不同任务的需求，可以通过软件计数的方式来产生不同周期的时间间隔。 / ;/; ;/*1+(1+80_ /0M _ (1); ;/LL to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 机驱动 块 脉宽调制模块有 8 路独立的可设置周期和占空比的 8 位 道，每个通道配有专门的计数器。该模块有 4 个时钟源，能分别控制 8 路信号。通过配置寄存器可设置 使 能与否、每个通道的工作脉冲极性、每个通道输出的对齐方式、时钟源以及使用方式 (八个 8 位通道还是四个 16 位通道 )。 在智能模型车系统中，一共用到四路 出，两路用于舵机控制，两路用于电机控制；为了提高控制精度，将两路 8 位通道合并为一个 16 位通道来控制舵机，这样可使舵机的控制精度从 1/255 提高到 1/65536。对于电机的控制，8 位的输出精度可以满足应用要求，一路 出用于控制电机的正转，一路 出用于控制电机的反向制