电子系统实习报告

1北华大学电子系统工程实习报告——语音识别智能小车学院：电气信息工程学院专业：电子信息工程班级：信息12-2姓名：田娜学号：20指导教师：董胜实习日期：2015.9.7—9.182目录1、实习题目..............................................42、实习目的与要求........................................43、实习内容..............................................44、相关技术..............................................44.1语音模块...........................................44.1.1语音模块简介…………………………………………………54.1.2语音模块编程…………………………………………………54.2红外寻迹模块.......................................54.2.1红外寻迹模块简介……………………………………………54.2.2红外寻迹模块参数………………………………………………55、总体设计框架…………………………………………………………………65.1系统硬件开发环境...................................65.1MSP430F149微处理器介绍............................65.1.1MSP430系列单片机的发展和应用…………………………65.1.2模数转换概述…………………………………………………75.2系统软件开发调试环境...............................85.2.1IAR_EW430开发工具……………………………………………85.3系统整体硬件设计方案...............................935.3.1硬件部分设计……………………………………………………95.3.2软件部分设计...................................106、系统硬件电路设计与程序流程设计.......................116.1系统硬件电路设计.................................116.1.1LN298电机驱动电路设计……………………………………116.1.2稳压模块的电路设计…………………………………………126.1.3主控电路设计…………………………………………………136.2系统软件程序流程设计.............................146.2.1创建一个新的工程……………………………………………146.2.2创建一个新的源文件并加入工程………………………156.2.3工程的设置……………………………………………………156.2.4编译………………………………………………………………15实习结论与分析..........................................15实习心得................................................16参考文献................................................17附录....................................................171.原理图………………………………………………………………………172.源程序………………………………………………………………………18.41、实习题目语音识别智能小车2、实习目的与要求（1）掌握语音识别的基本原理（2）掌握寻迹小车的基本原理（3）小车按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯、等功能。（4）掌握红外遥控小车的基本原理（5）小车完成指定运行任务。3、实习内容红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。按键选择小车的运行状态，共分为三种，默认状态是按键状态，本种状态下可以利用红外遥控器对小车下达指令；第二种状态时寻迹状态，小车在设定好的跑道上可以通过寻迹黑线自行行进；第三种状态是语音小车，通过语音对小车下达指令，利用前进、倒车、前方左转、前方右转、倒车左转、倒车右转、停车指令使小车做出相应的动作。54、相关技术4.1语音模块4.1.1语音模块简介采用非特定人（SI）的语音识别技术，对识别声音没有特殊要求，可以识别中文普通话、地方方言、外语。模块具有显著的抗噪性能，在30分贝下，基本上能够完全识别，在30分贝到50分贝的较吵环境中，也能保持在90%以上的识别率。板载FLASH存储器，无需SD卡，可以任意增加或者修改提示音，可以是短语、歌曲以及各种声音，可做一问一答的语音应答。4.1.2语音模块编程所有语音均可由IDE软件迅速下载，智能化设置，可以设置识别超时，识别状态跳转等，可以调节识别细微参数，可以和微控制器进行TTL232电平通讯，触发方式可设置，可以设置按键单次触发或者是循环触发，模块供电采用3.3-16V电压供电。64.2红外寻迹模块4.2.1红外寻迹模块简介该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围2～30cm，工作电压为3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。4.2.2红外寻迹模块参数1当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上绿色指示灯点亮电平，同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2～30cm，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。2、传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。3、传感器模块输出端口OUT可直接与单片机IO口连接即可，也可以直接驱动一个5V继电器；连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO4、比较器采用LM393，工作稳定；5、可采用3-5V直流电源对模块进行供电。当电源接通时，红色电源指示灯点亮；6、具有3mm的螺丝孔，便于固定、安装；7、电路板尺寸：3.2CM*1.4CM75、总体设计框架语音智能小车的硬件包括语音控制部分，主控制部分和电源管理部分。语音控制部分主要实现语音信号的采集处理，主控制模块以MSP430F149单片机为核心处理器，实现小车的运行、寻迹等功能。电源管理部分对整个语音小车系统进行供电，电源部分我们采用独立设计，有效的减小了电源对其他电路的干扰。5.1系统硬件开发环境5.1MSP430F149微处理器介绍MSP430F149是一种新型的混合信号处理器，采用了美国德州仪器(TexasInstruments)公司最新低功耗技术(工作电流为0.1-400pA)，它将大量的外围模块整合到片内，特别适合于开发和设计单片系统。5.1.1MSP430系列单片机的发展和应用TI公司从1996年推出MSP430系列开始到2000年初，推出了33x、32X、3lx等几个系列。MSP430的33x、32x、31x等系列具有LCD驱动模块，对提高系统的集成度较有利。每个系列有ROM型(c)、OTP型(P)和EPROM型(E)等芯片。EPROM型的价格昂贵，运行环境温度范围窄．主要用于样机开发。这也表明了这几个系列的开发模式，即用户可以用EPROM型开发样机，用OTP型进行小批量生产，而ROM型适应大批量生产的产品。MSP430的3XX系列，在国内几乎没有使用。随着FLASH技术的迅速发展，TI公司也将这一技术引入MSP430系列单片机中。2000年推出了F11X／11x1系列，这个系列采用20脚封装，内存容量、片上功能和I/O引脚数比较少，但是价格比较低廉。在2000年7月推出了带ADC或硬件乘法器的F13x、F14x系列。在2001年7月到2002年又相继推出了带LCD控制器的F4lx、F43x、F44x。TI在2003到2004年期间推出了F15x和F16x系列产品。在这一新的系列中，有了两个方面的发展。一是增加了RAM的容量，如F1611的RAM容量增加到了10KB，这样就可以引入实时操作系统(RTOS)或简单文件系统等。二是从外围模块来说，增加了I2C、DMA、DAC12和SVS等模块。近两年，TI公司针对某些特殊应用领域，利用MSP430的超低功耗特性，还推出了些专用单片机，如专门用于电量计量的MSP430FE42x，用于水表、气表、热表等具有无磁传感模块的MSP430FW42x，以及用于人体医学监护(血糖、血压、脉搏等)的MSP430FG42X单片机。用这些单片机来设计相应的专用产品，不仅具有MSP4308的超低功耗特性，还能大大简化系统设计。根据TI在MsP430系列单片机上的发展计划．在今后将陆续推出性能更高、功能更强的F5XX系列，这一系列单片机运行速度可达25-30MIPS，并具有更大的FLASH(128KB)及更丰富的外设ISP(CAN、USB等)。MSP430系列单片机不仅可以应用于许多传统的单片机应用领域，如仪器仪表、自动控制以及消费品领域，更适合用于一些电池供电的低功耗产品，如能量表(水表、电表、气表等)、手持式设备、智能传感器等，以及需要较高运算性能的智能仪器设备。5.1.2模数转换概述在MSP430的实时控制和智能仪表等应用系统中，控制或测量对象的有关变化量，往往是一些连续变化的量，如压力，温度，流量，速度等。利用传感器把各种物理量测量出来，转换为电信号，经过模数转换（AnalogtoDigitalConversion）转变成数字量，这样模拟量才能被MSP430处理和控制。分析和设计MSP430的ADC相关应用时涉及到一些相关术语，ADC模块常用的指标有如下几个：[1]分辨率分辨率表示输出数字量变化一个相邻的数码所需要出入的模拟电压的变化量。他定义为转换器的满刻度电压与2n的比值，其中n为ADC的位数。对于MSP430的12位ADC转换器，如果Vref=2.5V，则分辨率为2.5V/4096=0.0006，即分辨率为0.6mV。[2]量化误差量化误差和分辨率是统一的，量化误差是由于有限数字对模拟数值进行离散取值量化而引起的误差，因此量化误差理论上为一个单位分辨率，即±1/2LSB.[3]转换精度ADC模块的转换精度反映了一个实际ADC模块在量化上与一个理想的ADC模块进行模数转换的差值，可表示为绝对误差或者相对误差，与一般的仪表的定义相似。[4]转换时间指ADC模块完成依次模数转换所需要的时间，转换时间越短越能适应高速度变化的信号，其和ADC结构位数有关。[5]其他此外还应该考虑电压范围，工作温度，接口特性，输出形式的性能。95.2系统软件开发调试环境瑞典IARSystem公司推出的IAREW软件是一种非常有效的嵌入式系统开发工具，它使用户能够充分有效地开发并管理嵌入式应用项目，其界面类似于MSVisualC++,可以在Windows平台上运行，功能十分完善。包含有源程序文件编辑器，项目管理器，源程序调试器等，并且为C