基于MC9S12XS128單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì)系統(tǒng)

張丹++師寧

摘 要 本文介紹了以Mc9s12xs128和SYN7318語音識別模塊為主要硬件，采用單電路全橋驅(qū)動和藍(lán)牙主從一體機(jī)結(jié)構(gòu)的智能小車系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過攝像頭來檢測路面信息，并利用Mc9s12xs128控制算法調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向以及舵機(jī)的角度，實(shí)現(xiàn)了智能小車的多功能化，并可以實(shí)現(xiàn)語音識別、手機(jī)遙控、自動循跡等功能。通過實(shí)際測試該智能小車各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】Mc9s12xs128單片機(jī) SYN7318語音識別模塊 藍(lán)牙主從一體機(jī)

無線遙控小車是上個世紀(jì)在軍事方面提出的一種自動化設(shè)備，它在軍事偵察、防核化及污染、泥石流地震現(xiàn)場監(jiān)測等危險與惡劣環(huán)境作業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)對小車的無線遙控、語音識別，自動尋跡、尋光及避障等功能。

我們主要對智能小車的各個模塊進(jìn)行了深入的分析及設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)總體介紹、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，本車以攝像頭為傳感器的智能設(shè)計(jì)方法，通過攝像頭檢測路面情況，將測量數(shù)據(jù)傳送至Mc9s12xs128單片機(jī)進(jìn)行處理 ，然后通過Mc9s12xs128單片機(jī)對小車實(shí)施智能控制，最終實(shí)現(xiàn)了小車的自動循跡、語音識別、手機(jī)藍(lán)牙遙控等功能。

1 系統(tǒng)總體介紹

智能小車系統(tǒng)利用攝像頭為傳感器，利用Mc9s12xs128單片機(jī)對小車實(shí)施智能控制，單片機(jī)與SYN7318之間建立起UART通信方式，即可發(fā)送合成命令來實(shí)現(xiàn)文本的合成，單片機(jī)不需要理睬SYN7318的回傳數(shù)據(jù)或狀態(tài)引腳的輸出。但當(dāng)模塊處于語音識別和語音合成以外的其他狀態(tài)時均需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程發(fā)送命令。手機(jī)遙控功能主要是利用手機(jī)藍(lán)牙與小車藍(lán)牙連接，通過手機(jī)發(fā)出指令到小車處理器，單片機(jī)通過對指令的處理，控制左右電機(jī)轉(zhuǎn)向，以發(fā)出的命令不同實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)向問題。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

Mc9s12xs128單片機(jī)是制作智能車的核心，配有無線遙控模塊、語音合成模塊電機(jī)驅(qū)動模塊構(gòu)以及循跡模塊構(gòu)成了控制系統(tǒng)的硬件，信息處理與控制算法由運(yùn)行在單片機(jī)中的控制軟件完成。因此，自動控制器的設(shè)計(jì)可以分為硬件電路和控制軟件兩部分。硬件電路是整個智能車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

2.1 Mc9s12xs128單片機(jī)

Mc9s12xs128是16位單片機(jī)，由16位中央處理單元（CPU12X）、128KB程序Flash（P-lash）、8KB RAM、8KB數(shù)據(jù)Flash（D-lash）組成片內(nèi)存儲器。我們采用xs128母板，包括獨(dú)立8路ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換通道將語音識別和藍(lán)牙連接相互轉(zhuǎn)換；四路撥碼開關(guān)共有16種狀態(tài)可以任意切換；多功能引腳拓展接口、編碼器0、1；雙路電機(jī)驅(qū)動信號接口；xs128v4.1核心板引腳；cd4520擴(kuò)展xs128編碼器計(jì)數(shù)；藍(lán)牙串口從機(jī)接口；三個獨(dú)立按鍵；降壓型舵機(jī)可調(diào)升壓電路；超強(qiáng)濾波電容；大電流開關(guān)；oled接口；兩個獨(dú)立的io口指示燈；三組sv供電輸出；sv電源指示燈；雙Tsl1401線性ccd接口；ov7620攝像頭接口等。

2.2 SYN7318語音識別模塊

SYN7318是國內(nèi)最先進(jìn)的語音識別模塊，采用中文語音交互模塊集成了語音識別、語音合成和語音喚醒功能模塊。通過UART接口通訊方式接收命令幀。如控制命令幀、待合成的文本數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)文本到語音、語音到文本的轉(zhuǎn)換以及語音喚醒功能。模塊支持10000條詞條的語音識別?？梢造`活的對語義相似詞條，根據(jù)用戶指定的語義類別進(jìn)行詞條ID和命令I(lǐng)D的對應(yīng)。如對于“前進(jìn)”、“啟動”，均可以反饋為用戶指定的命令I(lǐng)D=1。本模塊還可以支持語音喚醒功能，內(nèi)部支持五種命令的喚醒。在喚醒模式下簡單語音呼叫就可以喚醒，更加拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域和使用場景。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

完美的軟件系統(tǒng)是智能小車的大腦，是小車執(zhí)行命令的前提和保障，那么本小車的系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

語音識別是針對人發(fā)出的命令進(jìn)行應(yīng)用處理識別的結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)接收到語音信號消息時，根據(jù)當(dāng)前IME（輸入法）的狀態(tài)，判斷是否對該命令進(jìn)行特殊處理。

語音控制智能車運(yùn)動，包括前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、舵機(jī)打正和停止等命令?？刂泼钪芷跒?s，當(dāng)聽到藍(lán)牙控制時，切換到藍(lán)牙控制。當(dāng)藍(lán)牙發(fā)送過來1時重新切換到語音控制。

4 小結(jié)

本文介紹了以單片機(jī)MC9S12XS128和SYN7318語音識別模塊為主要模塊的智能小車的總體設(shè)計(jì)方案，從系統(tǒng)的整體框架、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三部分介紹了智能尋跡小車的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無線遙控、語音識別，自動尋跡、尋光及避障等功能達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和科研創(chuàng)新效果。

參考文獻(xiàn)

[1]余紅英，楊杰.基于MC9S12XS128的激光傳感器循跡智能車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，31（02）：178-182.

[2]趙泓揚(yáng)，楊建姣.基于MC9S12XS128的電磁循跡智能車控制系統(tǒng)[J].常州工學(xué)院學(xué)報，2015，28（04）：26-28.

作者單位

北京電子科技職業(yè)學(xué)院自動化工程學(xué)院 北京市 100176