基于AVR和51單片機(jī)的機(jī)器魚語音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

模塊PCB板已經(jīng)將連接麥克風(fēng)的引腳接到模塊的MIC插座上，所以在連接電路的時(shí)候11～19和22～31引腳懸空不用。與51單片機(jī)連接時(shí)，ICR_P0～I(xiàn)CR_P7(2和33-39引腳)必須連接在單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，同時(shí)需要在P0-P7，以及RDB，MD，INTB，WRB，CSB這些控制管腳上焊接1K ／10K的上拉電阻(上拉到3．3V即可)，這樣可以輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。CLK引腳的連接有兩種選擇：1)直接將51單片機(jī)的晶振信號(hào)通過導(dǎo)線輸入到LD3320的CLK管腳，但是導(dǎo)線不宜過長。2)將正方形有源晶振直接焊接在模塊上預(yù)留的連接點(diǎn)，此時(shí)CLK管腳需要懸空。本文采用的第二種方法。
2．3 AVR控制部分
AVR是魚體的主控MCU，主要用來控制機(jī)器魚的的動(dòng)力部分。機(jī)器魚的動(dòng)力來自舵機(jī)，設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)數(shù)為三個(gè)，即有三個(gè)舵機(jī)。每個(gè)舵機(jī)由十五位的不同占空比的PWM波來控制轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度，三個(gè)舵機(jī)需要配合形成魚體波來控制魚體擺動(dòng)。魚體結(jié)構(gòu)如圖3。

魚體波是利用桿系機(jī)器魚對(duì)真實(shí)魚游動(dòng)形態(tài)的擬合，可以認(rèn)為魚體波曲線是魚體波幅包絡(luò)線和正弦曲線的合成，它開始于魚體慣性力的中心，延伸至尾柄，其曲線方程可表示為

式中，yboby是魚體的橫向位移(背腹軸)，x是魚體的軸向位侈(頭尾軸)，c1是魚體波波幅包絡(luò)線的一次項(xiàng)系數(shù)，c2是魚體波波幅包絡(luò)線的二次項(xiàng)系數(shù)，k是波長倍數(shù)(k=2π／λ)，λ是魚體波的波長，w是魚體波的頻率(w=2πf=2π／T)。
由于計(jì)算機(jī)控制是一種離散的數(shù)字量，魚體波曲線也需要離散化，所以把時(shí)間參數(shù)t從魚體波運(yùn)動(dòng)函數(shù)yboby(x，t)中分離出來，方程即為

式中，i表示一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)的樣條曲線序列的第i個(gè)變量；N表示魚體波分辨率，即在一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)整個(gè)魚體波被離散的程度，其上限不能大于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)的最高頻率。
為了更好地表征魚體波動(dòng)的參數(shù)，提高魚體方向控制特別是轉(zhuǎn)彎過程中的靈活性，在方程2的特征參數(shù)基礎(chǔ)上，增加波長倍數(shù)k相對(duì)于x的二次增益，修改后的方程如下

通過調(diào)整k1和k2的值，根據(jù)x的變化可以得到更多的魚體波曲線。同時(shí)，在機(jī)器魚的設(shè)計(jì)過程中，可通過微調(diào)身體波參數(shù)來增加運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。