基于MC9S12XS128单片机的智能小车设计系统

张丹++师宁

摘 要 本文介绍了以Mc9s12xs128和SYN7318语音识别模块为主要硬件，采用单电路全桥驱动和蓝牙主从一体机结构的智能小车系统。本系统通过摄像头来检测路面信息，并利用Mc9s12xs128控制算法调节驱动电机的转速和转向以及舵机的角度，实现了智能小车的多功能化，并可以实现语音识别、手机遥控、自动循迹等功能。通过实际测试该智能小车各项指标均达到预期的设计目标。

【关键词】Mc9s12xs128单片机 SYN7318语音识别模块 蓝牙主从一体机

无线遥控小车是上个世纪在军事方面提出的一种自动化设备，它在军事侦察、防核化及污染、泥石流地震现场监测等危险与恶劣环境作业中有广阔的应用前景。本文采用单片机控制来实现对小车的无线遥控、语音识别，自动寻迹、寻光及避障等功能。

我们主要对智能小车的各个模块进行了深入的分析及设计，从系统总体介绍、系统硬件设计、系统软件设计等方面进行研究学习，本车以摄像头为传感器的智能设计方法，通过摄像头检测路面情况，将测量数据传送至Mc9s12xs128单片机进行处理 ，然后通过Mc9s12xs128单片机对小车实施智能控制，最终实现了小车的自动循迹、语音识别、手机蓝牙遥控等功能。

1 系统总体介绍

智能小车系统利用摄像头为传感器，利用Mc9s12xs128单片机对小车实施智能控制，单片机与SYN7318之间建立起UART通信方式，即可发送合成命令来实现文本的合成，单片机不需要理睬SYN7318的回传数据或状态引脚的输出。但当模块处于语音识别和语音合成以外的其他状态时均需要按照标准流程发送命令。手机遥控功能主要是利用手机蓝牙与小车蓝牙连接，通过手机发出指令到小车处理器，单片机通过对指令的处理，控制左右电机转向，以发出的命令不同实现小车前进、后退以及转向问题。

2 系统硬件设计

Mc9s12xs128单片机是制作智能车的核心，配有无线遥控模块、语音合成模块电机驱动模块构以及循迹模块构成了控制系统的硬件，信息处理与控制算法由运行在单片机中的控制软件完成。因此，自动控制器的设计可以分为硬件电路和控制软件两部分。硬件电路是整个智能车控制系统设计的基础，系统整体框架如图1所示。

2.1 Mc9s12xs128单片机

Mc9s12xs128是16位单片机，由16位中央处理单元（CPU12X）、128KB程序Flash（P-lash）、8KB RAM、8KB数据Flash（D-lash）组成片内存储器。我们采用xs128母板，包括独立8路ADC模数转换通道将语音识别和蓝牙连接相互转换；四路拨码开关共有16种状态可以任意切换；多功能引脚拓展接口、编码器0、1；双路电机驱动信号接口；xs128v4.1核心板引脚；cd4520扩展xs128编码器计数；蓝牙串口从机接口；三个独立按键；降压型舵机可调升压电路；超强滤波电容；大电流开关；oled接口；两个独立的io口指示灯；三组sv供电输出；sv电源指示灯；双Tsl1401线性ccd接口；ov7620摄像头接口等。

2.2 SYN7318语音识别模块

SYN7318是国内最先进的语音识别模块，采用中文语音交互模块集成了语音识别、语音合成和语音唤醒功能模块。通过UART接口通讯方式接收命令帧。如控制命令帧、待合成的文本数据，实现文本到语音、语音到文本的转换以及语音唤醒功能。模块支持10000条词条的语音识别。可以灵活的对语义相似词条，根据用户指定的语义类别进行词条ID和命令ID的对应。如对于“前进”、“启动”，均可以反馈为用户指定的命令ID=1。本模块还可以支持语音唤醒功能，内部支持五种命令的唤醒。在唤醒模式下简单语音呼叫就可以唤醒，更加拓宽了应用领域和使用场景。

3 系统软件设计

完美的软件系统是智能小车的大脑，是小车执行命令的前提和保障，那么本小车的系统流程图如图2所示。

语音识别是针对人发出的命令进行应用处理识别的结果，当系统接收到语音信号消息时，根据当前IME（输入法）的状态，判断是否对该命令进行特殊处理。

语音控制智能车运动，包括前进、后退、左转、右转、舵机打正和停止等命令。控制命令周期为1s，当听到蓝牙控制时，切换到蓝牙控制。当蓝牙发送过来1时重新切换到语音控制。

4 小结

本文介绍了以单片机MC9S12XS128和SYN7318语音识别模块为主要模块的智能小车的总体设计方案，从系统的整体框架、硬件设计和软件设计三部分介绍了智能寻迹小车的设计方案。经过测试，该系统实现了无线遥控、语音识别，自动寻迹、寻光及避障等功能达到了预期的目标和科研创新效果。

参考文献

[1]余红英，杨杰.基于MC9S12XS128的激光传感器循迹智能车控制系统设计[J].安徽工业大学学报，2014，31（02）：178-182.

[2]赵泓扬，杨建姣.基于MC9S12XS128的电磁循迹智能车控制系统[J].常州工学院学报，2015，28（04）：26-28.

作者单位

北京电子科技职业学院自动化工程学院 北京市 100176