一種智能小車機器人設(shè)計方案

實現(xiàn)汽車智能化的技術(shù)非常多， 本文利用目前比較熱門的技術(shù)語音控制技術(shù)， 實現(xiàn)小車自動前進、后退、左拐、右拐等， 當(dāng)然所設(shè)計的小車只是智能汽車的微模型， 還處于模擬演示階段， 要真正實現(xiàn)智能汽車為人服務(wù)還有很長一段距離。

　　1 智能車的核心控制器

　　SPCE061A 是一款16位獨具語音特色的控制器， 片內(nèi)采用的nSPTM ( microcontro ller and signal processor) 核心處理器， 具有較高的處理速度， 能夠完成16位算術(shù)邏輯運算、16 × 16位硬件乘法運算和DSP內(nèi)積濾波運算， 能夠快速處理復(fù)雜的數(shù)字信號， 不需要額外的專用語音控制芯片， 就能實現(xiàn)語音的編解碼等， 既節(jié)省了設(shè)計成本， 又能滿足一定的控制要求。控制器采用模塊化架構(gòu)， 集成了ICE(在線仿真)、鎖相環(huán)振蕩器、時基控制器、7通道10位AD轉(zhuǎn)換器、單通道AD+ AGC(自動增益)轉(zhuǎn)換器、雙通道10位DA轉(zhuǎn)換器、通用異步通信接口、串行輸入輸出接口、電壓監(jiān)控等模塊， 其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 SPCE061A 控制器的結(jié)構(gòu)圖

　　2 智能小車的總體設(shè)計

　　智能小車整體主要由語音輸入電路、語音輸出電路、SPCE061A 控制器、驅(qū)動電路等組成。小車的SPCE061控制器通過內(nèi)置麥克放大器和自動增益功能的A /D 通道、D /A通道實現(xiàn)語音控制， 語音觸發(fā)小車動作， 小車動作后， 隨時可以通過語音指令改變小車的運動狀態(tài)， 如果行進過程中遇到前方有障礙， 小車會自動停車。

　　3 智能小車的硬件設(shè)計

　　1) 語音輸入電路。

　　小車的語音輸入電路如圖2所示。其中， VM IC 提供傳聲器的電源， VSS是系統(tǒng)的模擬地， VCM 為參考電壓， 1腳和2腳分別是傳聲器X1 的正極、負極的輸入引腳。當(dāng)對著傳聲器講話時， 1腳和2 腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形， 并在SPCE061A 的兩個端口處形成兩路反相的波形， 送到SPCE061A 控制器內(nèi)部的運算放大器進行音頻放大， 經(jīng)過放大的音頻信號， 通過ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量， 保存到相應(yīng)的寄存器中, 然后對這些數(shù)字音頻信號進行壓縮、辨識、播放等處理。

　　圖2 語音輸入電路

　　2) 語音輸出電路。

　　小車的語音輸入電路如圖3所示。其中， VDDH 為參考電壓， VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的9端， 通過音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030, 經(jīng)音頻放大后， 音頻信號從SPY0030輸出經(jīng)J2端口外接揚聲器播放聲音。

　　圖3 語音輸出電路

3) 光電檢測電路。

　　小車的光電檢測電路采用E18-D80NK型號的光電傳感器， 它集發(fā)射和接受于一體， 紅外發(fā)射管向某一方向發(fā)射紅外線， 遇到障礙物后紅外線被反射由接收管接受， 從而判斷出小車的前方是否有障礙物， 對障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過傳感器上的微調(diào)旋鈕進行調(diào)節(jié)。傳感器前端增加了透鏡， 利用聚焦作用遠距離探測物體。傳感器內(nèi)部集成了放大、比較、調(diào)制電路， 使傳感器受可見光的影響較小， 光電檢測電路的連接圖如圖4所示。

　　圖4 光電檢測電路

　　4) 驅(qū)動電路。

　　小車的驅(qū)動電路是一個全橋驅(qū)動電路( 圖5)， Q1,Q2, Q3, Q4四個三極管組成4個橋臂， Q5 控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷， Q6控制Q1 和Q4 的導(dǎo)通和關(guān)斷， 驅(qū)動電路分別用于后輪動力驅(qū)動電路和前輪方向驅(qū)動電路。當(dāng)1管腳為高電平， 2管腳為低電平時時Q1 和Q4 導(dǎo)通， Q2和Q3截止， 電動機帶動車輪運轉(zhuǎn); 當(dāng)1管腳為低電平， 2管腳為高電平時時Q1和Q4截止， Q2和Q3導(dǎo)通， 電動機帶動車輪反向運轉(zhuǎn)。