基于MC9S12XS128單片機的智能小車設計系統

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，采用單電路全橋驅動和藍牙主從一體機結構的智能小車系統。本系統通過攝像頭來檢測路面信息，并利用Mc9s12xs128控制算法調節驅動電機的轉速和轉向以及舵機的角度，實現了智能小車的多功能化，并可以實現語音識別、手機遙控、自動循跡等功能。通過實際測試該智能小車各項指標均達到預期的設計目標。

【關鍵詞】Mc9s12xs128單片機 SYN7318語音識別模塊 藍牙主從一體機

無線遙控小車是上個世紀在軍事方面提出的一種自動化設備，它在軍事偵察、防核化及污染、泥石流地震現場監測等危險與惡劣環境作業中有廣闊的應用前景。本文采用單片機控制來實現對小車的無線遙控、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行了深入的分析及設計，從系統總體介紹、系統硬件設計、系統軟件設計等方面進行研究學習，本車以攝像頭為傳感器的智能設計方法，通過攝像頭檢測路面情況，將測量數據傳送至Mc9s12xs128單片機進行處理 ，然后通過Mc9s12xs128單片機對小車實施智能控制，最終實現了小車的自動循跡、語音識別、手機藍牙遙控等功能。

1 系統總體介紹

智能小車系統利用攝像頭為傳感器，利用Mc9s12xs128單片機對小車實施智能控制，單片機與SYN7318之間建立起UART通信方式，即可發送合成命令來實現文本的合成，單片機不需要理睬SYN7318的回傳數據或狀態引腳的輸出。但當模塊處于語音識別和語音合成以外的其他狀態時均需要按照標準流程發送命令。手機遙控功能主要是利用手機藍牙與小車藍牙連接，通過手機發出指令到小車處理器，單片機通過對指令的處理，控制左右電機轉向，以發出的命令不同實現小車前進、后退以及轉向問題。

2 系統硬件設計

Mc9s12xs128單片機是制作智能車的核心，配有無線遙控模塊、語音合成模塊電機驅動模塊構以及循跡模塊構成了控制系統的硬件，信息處理與控制算法由運行在單片機中的控制軟件完成。因此，自動控制器的設計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設計的基礎，系統整體框架如圖1所示。

2.1 Mc9s12xs128單片機

Mc9s12xs128是16位單片機，由16位中央處理單元（CPU12X）、128KB程序Flash（P-lash）、8KB RAM、8KB數據Flash（D-lash）組成片內存儲器。我們采用xs128母板，包括獨立8路ADC模數轉換通道將語音識別和藍牙連接相互轉換；四路撥碼開關共有16種狀態可以任意切換；多功能引腳拓展接口、編碼器0、1；雙路電機驅動信號接口；xs128v4.1核心板引腳；cd4520擴展xs128編碼器計數；藍牙串口從機接口；三個獨立按鍵；降壓型舵機可調升壓電路；超強濾波電容；大電流開關；oled接口；兩個獨立的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是國內最先進的語音識別模塊，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、待合成的文本數據，實現文本到語音、語音到文本的轉換以及語音喚醒功能。模塊支持10000條詞條的語音識別。可以靈活的對語義相似詞條，根據用戶指定的語義類別進行詞條ID和命令ID的對應。如對于“前進”、“啟動”，均可以反饋為用戶指定的命令ID=1。本模塊還可以支持語音喚醒功能，內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，更加拓寬了應用領域和使用場景。

3 系統軟件設計

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

語音識別是針對人發出的命令進行應用處理識別的結果，當系統接收到語音信號消息時，根據當前IME（輸入法）的狀態，判斷是否對該命令進行特殊處理。

語音控制智能車運動，包括前進、后退、左轉、右轉、舵機打正和停止等命令。控制命令周期為1s，當聽到藍牙控制時，切換到藍牙控制。當藍牙發送過來1時重新切換到語音控制。

4 小結

本文介紹了以單片機MC9S12XS128和SYN7318語音識別模塊為主要模塊的智能小車的總體設計方案，從系統的整體框架、硬件設計和軟件設計三部分介紹了智能尋跡小車的設計方案。經過測試，該系統實現了無線遙控、語音識別，自動尋跡、尋光及避障等功能達到了預期的目標和科研創新效果。

參考文獻

[1]余紅英，楊杰.基于MC9S12XS128的激光傳感器循跡智能車控制系統設計[J].安徽工業大學學報，2014，31（02）：178-182.

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

作者單位

北京電子科技職業學院自動化工程學院 北京市 100176