51单片机智能小车控制系统设计(2)
本设计以SPCE061A单片机为基础，实现对小车行驶状态的语音控制及环境监测。在人类与计算机的关系日益密切的今天，该智能车的语音控制设计理念，可移植到诸如汽车，家电等具有实际意义的产品中去，使人们拥有更为便捷、更为人性化、更为智能化的人机对话方式。
近几年工业机器人技术和信息家电技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。研究语音识别技术，开发实用的语音识别控制系统，对于语音识别技术的普及与应用有重大的推动作用[1]。查阅相关文献发现，此类研究大多采用专用语音处理芯片，外围电路较复杂，不利于扩展，本设计很好地克服了这一点，集成度高，外围电路简单，可扩展性强，有较大的发展空间。
本系统以模块化设计的思想，实现语音控制及环境监测，是集娱乐性与实用性于一体的设计，在机器人研究领域具有很好的发展前景，尤其对家庭服务机器人的研究具有重要的意义。
1. 系统原理及总体结构
系统主要包括两部分：运动控制单元和环境监测单元。其中，运动控制单元由SPCE061A精简开发板和电机控制单元组成，通过采用语音控制技术实现小车行驶状态的语音控制；环境监测单元由STC89C51最小系统板、传感器模块、显示报警模块组成，通过采用模块化设计，实现室内环境温湿度监测、烟雾报警及人体感应。
1.1 运动控制单元
1.1.1语音控制原理
本设计以SPCE061A为核心，实时接收特定控制人的语音命令，提取特征码，然后与预先存储于FLASH中的特征码比较，如符合则进行如下操作：
(1) 利用语音播报电路重复当前接收到的命令。
(2) 根据命令控制电机单元，实现驱动及转向，完成相应操作。
小车的运动控制采用语音与中断定时相结合的方式，利用特定人的语音识别实现小车的名称和动作的训练，之后，通过语音触发小车动作，实时控制小车行驶状态，使之执行前进、后退、左转、右转、停车等动作。在每次触发动作的同时，启动定时器，如果小车长时间不能正常接收语音命令，当定时时间到时，启动服务程序，小车停止运动[2]。
1.1.2 运动控制单元结构
本单元以SPCE061A为核心，包括MIC输入、按键输入、语音输入和电机控制等部分，其系统硬件框图如图1所示。
图1中语音输入（MIC_IN）、按键输入（KEY）、声音输出等已包含在SPCE061A精简版上，使用较方便。在电机驱动方面，采用全桥驱动技术，即把SPCE061A板上的4个I/O端口分成两组，分别控制两电机的正反转及停止三态的运行。
图1 运动控制单元硬件框图
1.2 环境监测单元
1.2.1 环境监测原理
以STC89C51为核心，利用安装在小车上的传感器实时采集环境信息，之后，进行信息处理，完成相应操作。具体工作过程如下：
(1) 温湿度监测。温湿度传感器模块对室内温度及湿度进行监测并数字输出，能够被单片机直接处理，然后利用程序实现液晶显示。
(2) 烟雾报警。烟雾传感器模块对环境液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、烟雾等较敏感。当受上述气体影响或者气体浓度超过设定阈值，该传感器输出高电平，通过单片机来检测输出口高低电平，由此来检测环境气体。
(3) 人体感应。热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。当有热源进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时输出低电平。
1.2.2 环境监测单元结构
本单元以STC89C51为核心，包括最小系统板、温湿度传感器模块、人体感应模块、烟雾传感器模块、液晶显示模块及声光报警模块等部分，其系统硬件框图如图2所示。
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