智能小车开题报告 - 图文

华南农业大学珠江学院

本科学生毕业论文（设计）开题报告 毕业论文（设计）题目：基于单片机语音控制的智能小车 1毕业设计（论文）综述 1.1 题目背景 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。遥控小车，需要人为的控制转向、启动停止、前进后退，并完成一些预期想要的动作。而智能小车，则可以通过计算机编程来实现对行驶方向、启动停止以及速度的控制，无需人工干预。它是集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能以及人工自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。 1.2 研究意义 机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。机器人的发展体现了一个国家技术水平的高低，现代机器人从其诞生到现在，己经发展到了第三代是智能机器人。智能机器人是“具有感知、思维和动作的机器”。它装有多种传感器，能识别作业环境，能自主决策，具有人类大脑的部分功能，且动作灵活，是人工智能技术发展到高级阶段的产物。 智能小车，也就是轮式机器人，具有广泛的用途，尤其适合那些人类无法工作的环境中工作，无人生产线，仓库，服务机器人，航空航天等领域。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。因此为了使智能小车工作在最佳状态，进一步研究及完善其速度和方向的控制是非常有必要的。其次学习智能小车的制作也是对大学4年学习的一个很好的检测，对今后的学习和工作具有很大的帮助。 1.3 国内外相关研究情况 1.3.1 国内背景 智能车辆是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用、太空开发等领域有着广泛的应用前景。本次设计对智能小车的控制系统进行了研究，设计实现一个基于路径规划处理的智能小车控制系统。 无容置疑，机电一体化人才的培养不论是在国外还是国内，都开始重视起来，主要表现在大学生的各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（AB

U ROBCON）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等众多重要竞赛都能很好的培养大学生对于机电一体化的兴趣与强化机电一体化的相关知识。但很现实的状况是，国内不论是在机械还是电气领域，与国外的差距还是很明显的，所以作为机电一体化学生，必须加倍努力，为逐步赶上国外先进水平并超过之而努力。 为了适应机电一体化的发展，我选择了“语音控制的智能小车”这个课题进行尝试。目的在于：通过独立设计并制作一辆具有简单智能化并能实现语音识别实现各项功能的小车，获得项目整体设计的能力。 1.3.2 国外背景 美国开始组织实施智能车辆先导( intelligent vehicle ini2tiative, IV I) 计划, 欧洲提出公路安全行动计划( roadsafety action p rogram, RSAP) ,日本提出超级智能车辆系统。我国科技部则于2002年正式启动了“十五”科技攻关计划重大项目,智能交通系统关键技术开发和示范工程,其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。除了这些研究单位，各智能机器企业也投入大量人力、财力开发机器人等智能系统。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)、工业智能机器如：机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。 (2)、机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机检测系统三位一体化，由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机，国外已有模块化装配机器人产品问世。 当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控、遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入使用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名的实例。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案 2.1本课题研究的主要内容 此课题是实现语音对小车的智能控制，按照其功能的实现可以划分如下模块：语音输入模块、主控模块（SPCE061A）、电机驱动模块、语音输出模块、电源模块。利用这几个模块构成系统，实现对智能小车的控制 2.2拟采用的研究方案 利用上面提到的模块，完成相应的功能：语音输入模块实现语音的输入，将录入的

语音作为数据源。主控模块实现对语音的分辨、识别、与存储单元中的指令匹配，发出控制命令。电机模块通过主控模块的控制，对电机发出控制命令。语音输出模块控制发出控制命令相对应的语音。电源模块控制电源的连通。首先对存储器初始化，之后进行录音初始化，进入录音循环中，定时器中断程序控制采样频率，并按时间间隔将采样值送入语音样本队列，录音循环从语音样本队列中获取数据并进行编码，将编码后的数据送入存储器，成为语音资源。在训练过程中，系统调用了语音播放子程序，需要进行播放初始化，进入播放循环中，从语音资源中获取数据，解码，填入播放队列中，定时器中断程序从播放队列中取出数据送到D /A 转换器中，将语音信号送到扬声器中，使得整个训练过程在语音提示下从容进行。 2.3设计方法 在此次课题中，要实现智能语音小车的基本功能。首先先要了解整个系统的运作方法和程序的编制，并查阅相关资料了解主控模块（SPCE061A）的使用和程序编制，并使其与其他模块共同运作。在硬件方面，构建一个小车模型，并与系统模块搭配，达到最终的目的。 3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 3.1 重点及难点 3.1.1 重点 主控模块（SPCE061A）的使用和程序编制，使其实现对输入的语音进行分辨、识别、与存储单元中的指令匹配，并与其他模块共同完成整个系统的运作。 3.1.2 难点及解决方法 1）小车如何对发出的语音命令进行识别？ 麦克风接收语音输入，转换为电压信号，经自动增益放大控制(A G C ) 器调理, 通过ADC 转换为数字量, 在处理器中压缩编码存储到存储器中,作为语音资源; 小车通过语音识别是对使用者输人的语音命令进行记录并与存储的语音模型进行比较匹配, 以确定是输人的何种命令; 2）如何对小车的运动姿态进行控制？ 小车为四轮结构, 前面两轮由前轮电机控制, 在连杆和支点作用下控制前轮左右摆动, 来调节小车的前进方向(左拐、右拐) , 后面两轮由后轮电机驱动, 为整个小车提供动力, 控制小车前进和后退。电动机的驱动电路使用典型的“H ” 桥式功率驱动电路, 由单片机的I/O口输出控制信号。 3)如何实现蔽障功能？ 采用传感器-红外光电管，电压比较电路，单片机最小系统。具体思路如下，当传

感器检测到有障碍时，此时其接收管接收到信号，输出一个电压信号经过电压比较电路后成为单片机可识别的高低电平，单片机通过电平高低确定外部是否有障碍，即可实现蔽障功能 3.2 前期已开展工作 查阅相关资料与书籍，对凌阳SPCE061A的基本操作与编程进行了初步的了解。 4. 工作方案及进度计划 周次 第一学期第5周 下达毕业设计任务书 第一学期第6周 上交开题报告 第一学期第7周至第16周 寒假期间 上交论文初稿电子档，指导老师初评 整体方案设计，各单元电路设计 任务 第二学期第2周 中期检查 5月13日至5月1毕业设计展与毕业答辩 5日

5.参考文献 [1]雷思孝, 单片机原理及实用技术一凌阳16位单片机原理及应用[J]. 西安: 电子科技大学出版社, 2004.156-162 [2]胡泽,雷伟.计算机数字音频工作站[M].北京:中国广播电视出版社,2005. 43-46 [3]刘幺和,宋庭新. 语音识别与控制应用技术[M].北京：科学出版社,2008. 79-90 [4]布劳尔特（Blauert,J.）. 通信声学[M]. 李昌立，李双田译.北京:科学出版社,2009.89-97 [5]李学海.16位语音型单片机SPCE061A实用教程基础篇[M] .北京: 人民邮电出版社, 2009. 29-35 [6]侯媛彬,袁益民,霍汉平,王勇,郑英华,昝宏洋.凌阳单片机原理及其毕业设计精选[M] . 北京: 科学出版社, 2006.89-96 [7]邹飞, 黄华, 祝诗平. 基于单片机的语音播报智能化电阻测试仪设计[J] . 电子测量技术,2007,30(4):125-128. [8] 吴黎明,王桂堂,吴正光.语音信号及单片机处理[M] .北京:科学出社,2008.220-221 [9] 谢湘.汉语非特定人连续语音识别的研究[D].北京理工大学博士学位论文,2009.32-40 [10] 侯丽华. 基于单片机控制的自动往返电动小汽车[J].微计算机信息,2009,20(3):36-37 [11]Bellamine. Design of a remote for rotating machinery using virtualreality and fuzzy pattern matching. [M].Advanced Intelligent Mechatronics, 2003.56-60 [12] Ayasun. Electric machinery diagnostic/testing system and power studies.hardware-in-the-loop [M].Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives, 2003. SDEMPED 2003. 4th IEEE International Symposium on,2003：93-100 年级专业： 学生签名： 年月日

指导教师意见： 1．同意开题（） 2．修改后开题（） 3．重新开题（） 指导教师签名：

年月日

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