PAGEPAGE13哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要我國汽車數(shù)量眾多，且各種車載電子設(shè)備也隨之蓬勃發(fā)展，在行駛過程中，操作設(shè)備是一種很危險的事情，由其是在高速公路中，很容易造成車輛失控，但是有時又不得不操作導航軟件，MP3等設(shè)備，如何在駕駛過程中安全地使用設(shè)備成為一個亟待解決的問題，基于這種現(xiàn)狀，人們將語音識別技術(shù)與車載電子設(shè)備相結(jié)合，實現(xiàn)基于單片機的車載語音助手設(shè)計。本課題設(shè)計一種基于單片機的車載語音助手，幫助司機控制車載電子設(shè)備。通過語音識裝置實采語音，并根據(jù)關(guān)鍵詞來控制相應的電子設(shè)備，控制核心使用單片機，單片機對外圍電路進行控制，并執(zhí)行語音模塊發(fā)送的指令，語音模塊對司機的關(guān)鍵字進行識別，并將識別的語音轉(zhuǎn)換成對應的指令數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，單片機在根據(jù)指令數(shù)據(jù)的具體情況來執(zhí)行對應的操作。為了防止汽車超速，系統(tǒng)還將對車速進行實時的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)汽車超速，則通過語音裝置進行提醒。系統(tǒng)將實現(xiàn)按語音命令控制開關(guān)，可以控制車載MP3和收音機，包括音量和換臺功能；車速實時檢測，語音設(shè)定超速限制，當車速超過限制時語音提示。實現(xiàn)車載語音助手的功能。關(guān)鍵詞：語音識別；單片機；車速檢測；設(shè)備控制AbstractTherearealargenumberofcarsinourcountry,andallkindsofon-boardelectronicequipmentalsodevelopvigorously.Intheprocessofdriving,itisaverydangerousthingtooperatetheequipment.Becauseitisinthehighway,itiseasytocausethevehicleoutofcontrol,butsometimesithastooperatethenavigationsoftware,MP3andotherequipment.Howtousetheequipmentsafelyinthedrivingprocesshasbecomeanurgentproblem.Inthissituation,peoplecombinespeechrecognitiontechnologywithon-boardelectronicequipmenttorealizethedesignofon-boardspeechassistantbasedonsinglechipmicrocomputer.Inthispaper,akindofvehiclevoiceassistantbasedonMCUisdesignedtohelpthedrivercontrolthevehicleelectronicequipment.Throughthevoicerecognitiondevice,thevoiceisactuallycollected,andthecorrespondingelectronicequipmentiscontrolledaccordingtothekeywords.Thecontrolcoreusesthesinglechipmicrocomputertocontroltheperipheralcircuit,andexecutesthecommandsentbythevoicemodule,whichrecognizesthekeywordsofthedriver,andconvertstherecognizedvoiceintothecorrespondingcommanddataandsendsittothesinglechipmicrocomputer.Thesinglechipmicrocomputerisbasedonthecommanddata.Performthecorrespondingoperationaccordingtothespecificsituation.Inordertopreventvehicleoverspeed,thesystemwillalsoconductreal-timedetectionofvehiclespeed.Oncethevehicleoverspeedisfound,itwillberemindedbyvoicedevice.Thesystemwillrealizethevoicecommandcontrolswitch,whichcancontrolthecarMP3andradio,includingvolumeandchangefunction;real-timedetectionofvehiclespeed,voicesettingoverspeedlimit,voicepromptwhenthevehiclespeedexceedsthelimit.Realizethefunctionofvehiclevoiceassistant.Keywords：Speechrecognition;singlechipmicrocomputer;speeddetection;equipmentcontrol

目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題背景及意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3課題的設(shè)計目標 21.4課題研究的主要內(nèi)容 3第2章系統(tǒng)設(shè)計與方案論證 42.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計 42.2系統(tǒng)主控芯片的選擇 52.3語音識別模塊的選擇 72.4速度檢測模塊的選擇 82.5模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇 82.6信息顯示模塊的選擇 92.7總線通信模塊的選擇 102.8系統(tǒng)電源芯片的選擇 11本章小結(jié) 12第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 133.1處理器最小系統(tǒng)設(shè)計 133.2語音識別電路設(shè)計 143.3車速檢測電路設(shè)計 153.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 153.5數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)計 163.6通信總線電路設(shè)計 173.7電源電路設(shè)計 18本章小結(jié) 19第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計 204.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 204.2語音識別子程序設(shè)計 214.3轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 224.4顯示子程序設(shè)計 22本章小結(jié) 23第5章系統(tǒng)實物調(diào)試 245.1系統(tǒng)調(diào)試 24本章小結(jié) 25結(jié)論 26致謝 27參考文獻 28附錄一 29附錄二 30第1章緒論1.1課題背景及意義隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備與汽車相結(jié)合，在提高用戶體驗的同時也為用戶的操作帶來了一定的困難，且電子設(shè)備的操作也越來越復雜，有時候為了操作電子設(shè)備會影響駕駛者的正常駕駛，駕駛的安全也會受到影響，一些國家甚至出臺相關(guān)的規(guī)章制度來管控駕駛者駕車時打電話或者玩車載平板，但是無法從根本上解決問題，但是隨著科技的進步，一些研究機構(gòu)推出了智能語音識別裝置，通過這種裝置可以對聲音進行準確的識別，并通過接口來控制車載的各種電子設(shè)備，從而解放駕駛者的雙手和雙眼，保證了行駛的安全性，通過語音識別來控制車載的電子設(shè)備，為駕駛者提供方便的操作，同時提高駕駛的安全性。語音識別技術(shù)很早即出現(xiàn)了，但是近些年在人工智能的帶動下得到了迅速的發(fā)展，甚至一些語音識別裝置可以將用戶的話進行識別并轉(zhuǎn)換成對應的文檔，這說明語音識別已經(jīng)發(fā)展成熟，可以準確的進行識別，而自動語音識別技術(shù)的實質(zhì)化和高效化是近些年的主要研究方向，通過早期的實驗逐漸的相成熟的產(chǎn)品化方向發(fā)展，在實際的應用中，可以通過語音來控制，通過語音來取代了手動控制，這種就會減少手動操作的過程，降低操作難度，而且隨著語音識別技術(shù)的發(fā)展，將會有更多的領(lǐng)域與語音識別相結(jié)合，產(chǎn)生新的產(chǎn)品，并且例如科大飛訊，百度等公司都投入大量的時間和經(jīng)理來研究語音識別技術(shù)。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，針對應用環(huán)境和場景的專用語音識別系統(tǒng)也被開發(fā)出來，例如在汽車領(lǐng)域，根據(jù)駕駛者常用的詞匯，將高頻詞匯總結(jié)起來，并建立數(shù)據(jù)庫，當駕駛者通過語言來控制車載電子設(shè)備時，識別裝置可對檢測到的預研命令進行模糊搜索，在數(shù)據(jù)庫中找到相應的語言，并根據(jù)語言來控制對應的車載設(shè)備，也就是我們常用的關(guān)鍵詞的方式，通過關(guān)鍵詞列表來進行特定的語言識別，這種識別方式是在大數(shù)據(jù)的背景下進行的，通過分析大量駕駛者的設(shè)備使用頻率和時間來建立模型，并提取語言的細節(jié)，最終成功的識別語音。針對汽車電子設(shè)備控制的ASR系統(tǒng)就是對使用者的語音進行識別，通過頻譜轉(zhuǎn)換為語音特征，再將這個轉(zhuǎn)換后的語音特征和“關(guān)鍵詞語列表”中的條目一一進行匹配，最優(yōu)匹配的一條即作為識別結(jié)果。因此，研究預研識別車載助手有利于電子設(shè)備的控制，從而降低開車電子設(shè)備的風險。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，Davis等人在1952年貝爾研究所研究出第一臺語音識別裝置，該設(shè)備對固定的十個英文字母進行采集和識別，1960年，英國的Denes等人研究出基于計算機的語音識別裝置，進入70年代后，語音別技術(shù)得到了突破，可以通過裝置對一些孤立的短詞語進行識別，進行一些簡單的互動，到了80年代后，隨著處理器的升級，語音裝置開始對大量的詞語進行識別，并且可以對連續(xù)的話進行識別，而技術(shù)上的方法也取得了大的突破，一些研究者使用基于統(tǒng)計模板的技術(shù)方法，并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與語音識別技術(shù)結(jié)合，設(shè)計出模糊語音識別裝置，到了90年代，語音識別技術(shù)開始與實際的產(chǎn)品相結(jié)合，并推廣到市場，DARPA是由由美國國防遠景研究計劃局資助的，它研究出了語言理解系統(tǒng)，并開始噪聲下的語音識別和會話識別系統(tǒng)的研發(fā)，并將重點轉(zhuǎn)移到自然語言的識別，并逐漸的將語音識別技術(shù)應用到汽車領(lǐng)域，世界上有超過80%的語音識別都用過Nuance識別引擎技術(shù)，而特斯拉汽車公司將車載語音識別技術(shù)應用的最好。我國的車載語音識別開始于90年代，在語音識別的基礎(chǔ)上與汽車行業(yè)相結(jié)合，雖然技術(shù)不成熟，但是隨著技術(shù)的研究也取得突破性的成果，在863計劃中，成立對應的項目組，對語音識別技術(shù)進行深入的研究，中科院自動化所、聲學所、哈爾濱工業(yè)大學等科研機構(gòu)都有實驗室進行過語音識別方面的研究，中科院自動化所及其所屬模式科技公司2002年發(fā)布了他們共同推出的面向不同計算平臺和應用的“天語”中文語音系列產(chǎn)品—PattekASR，結(jié)束了中文語音識別產(chǎn)品自1998年以來一直由國外公司壟斷的歷史。目前國內(nèi)在PC應用領(lǐng)域，具有代表性的有：科大訊飛的InterReco2.0、中科模式識別的PattekASR3.0、捷通華聲的jASRv5.5；在嵌入式應用領(lǐng)域，具有代表性的有：凌陽的SPCE061A、ICRoute的LD332X、上海華鎮(zhèn)電子的WS-117-5J等。1.3課題的設(shè)計目標本課題主要是針對車載電子設(shè)備的控制系統(tǒng)進行改進，很多的控制系統(tǒng)采用按鍵或者其他硬件，往往這種情況會造成司機因控制電子設(shè)備注意力不集中，造成事故，針對這何種情況作分析，是因為人們無法通過其他方式來控制車載電子設(shè)備，因此，根據(jù)這種情況來設(shè)計語音識別裝置，通過這種語音識別裝置對汽車的運行和控制做分析，完成對汽車狀態(tài)的監(jiān)測以及對車載電子設(shè)備的控制。傳統(tǒng)的車載設(shè)備人機交互系統(tǒng)依靠復雜的鍵盤或按鈕來實現(xiàn)，隨著科技的發(fā)展，一些新型的人機交互方式也隨之誕生，帶給人們?nèi)碌捏w驗?；谡Z音識別的人機交互方式是目前熱門的技術(shù)之一。因此針對汽車行業(yè)和車載電子設(shè)備設(shè)計一種新型的人機交互系統(tǒng)，通過語音識別裝置來控制車載電子設(shè)備。課題的目標是通過語音識別裝置來控制車載設(shè)備，使司機能夠?qū)Ｐ拈_車，并將一些數(shù)據(jù)通過語音的方式播放出來。并通過液晶輔助系統(tǒng)進行一些指令的顯示，幫助司機更好的獲得系統(tǒng)的反饋，通過選型選取合適的語音識別裝置，對司機的關(guān)鍵詞進行采集，并通過模塊的算法識別關(guān)鍵詞，系統(tǒng)在根據(jù)關(guān)鍵詞來控制對用的設(shè)備，單片機在系統(tǒng)中負責對數(shù)據(jù)進行處理，在數(shù)據(jù)庫中找到對用的關(guān)鍵詞指令，并來判斷系統(tǒng)當前的狀態(tài)，通過車速測量裝置實時的檢測車速，當車子超速時，系統(tǒng)將會通過語音模塊來提醒司機汽車已超速，這樣省去了司機頻繁查看表盤的動作，保證了司機的專注度。1.4課題研究的主要內(nèi)容本課題設(shè)計了一種基于單片機的車載語音控制系統(tǒng)，車載語音控制系統(tǒng)是一種利用電子控制技術(shù)和語音識別技術(shù)控制車載電子設(shè)備的系統(tǒng)。當汽車在高速公路上長時間行駛時，司機無法顧及一些車載電子設(shè)備的操作，使用車載語音控制系統(tǒng)可以幫助司機完成一些基本的操作，例如打開MP3，控制音量等，目前的車載電子設(shè)備不是很多，但是隨著車載電子設(shè)備的發(fā)展，車載設(shè)備將大量的安裝在汽車中，因此，通過車載語音控制系統(tǒng)可以取代繁瑣的按鍵操作。系統(tǒng)通過前端語音模塊來識別司機的關(guān)鍵字，然后通過識別模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機，單片機對數(shù)據(jù)進行判斷，分析出關(guān)鍵詞，并執(zhí)行關(guān)鍵詞所指的動作，作為語音輸入，系統(tǒng)同樣可以實現(xiàn)語音的輸出，通過檢測裝置對車速進行檢測，當車速超標時，語音系統(tǒng)將提醒司機超速，顯示器顯示當前執(zhí)行的指令，方便司機確認指令的準確性，并通過CAN總線與汽車的主控制系統(tǒng)和其他車載電子設(shè)備進行通信和控制，系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下。（1）語音模塊采集關(guān)鍵字，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并將處理過的數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)街骺刂破?；?）對車速進行實時的監(jiān)測，保證車速在規(guī)定值內(nèi)，否則進行語音提醒；（3）單片機發(fā)送命令數(shù)據(jù)到車載設(shè)備實現(xiàn)語音控制；（4）通過液晶模塊和CAN 總線數(shù)據(jù)進行顯示和傳輸；第2章系統(tǒng)設(shè)計與方案論證車載語音控制系統(tǒng)需要有硬件系統(tǒng)的支持，通過方案論證對系統(tǒng)圖所用到的器件和模塊進行選型，包括主控芯片，語音模塊，速度檢測模塊等，實現(xiàn)對硬件系統(tǒng)架構(gòu)的搭建。2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計車載語音控制系統(tǒng)一共分為三大部分，分別為信號輸入量電路，信號輸出量電路，功能電路，輸入量電路是指語音輸入，車速輸入等，輸出量電路是指控制信號的輸出，通信信號的輸出，功能電路包括電源電路，指令顯示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等，通過這些電路組成了車載語音控制系統(tǒng)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖單片機是車載語音控制系統(tǒng)的核心部分，負責對語音模塊的信息和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路送來的數(shù)據(jù)進行處理，并進行語音播報，數(shù)據(jù)顯示，車載電子設(shè)備控制等功能，速度檢測、轉(zhuǎn)換電路采用的是高精度轉(zhuǎn)換芯片，它可以將頻率轉(zhuǎn)換成電壓，頻率是光電對管發(fā)送而來，輪轂通過切割光電對管產(chǎn)生不同頻率的輸出，這個頻率再經(jīng)過F/V轉(zhuǎn)換成電壓，但是，單片機無法接收模擬量，只能接收數(shù)字信號，因此需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。語音模塊是通過并口與單片機機型連接，在通過并行數(shù)據(jù)的方式將信息發(fā)送給單片機，單片機接收到數(shù)據(jù)后，會將根據(jù)數(shù)據(jù)來執(zhí)行對用的指令，這樣就完成了一次語音的采集-識別-控制的過程，同時為了方便司機了解車速，如果測量的速度高于儀表車速，則單片機發(fā)送信號語音播報電路，提醒司機已超速。在汽車中，所有電子設(shè)備通過CAN總線來與主控系統(tǒng)進行廣播通信，因此在系統(tǒng)中加入CAN總線通信模塊，通過CAN總線可以對車載電子設(shè)備進行控制，通過前端的語音模塊來實現(xiàn)對語音關(guān)鍵字的采集，然后在通過單片機發(fā)送控制指令，完成控制車載MP3，收音機等設(shè)備，實現(xiàn)語音設(shè)定超速限制，當車速超過限制時語音提示等。2.2系統(tǒng)主控芯片的選擇主控芯片是系統(tǒng)的核心部分，負責對開關(guān)量進行檢測和輸出，它的選擇決定了系統(tǒng)所使用的其他外圍電路和芯片，因此需要慎重選擇，下面對主控芯片進行方案論證。方案一：采用STC89C52RC單片機作為主控芯片，它有32個IO口，通常使用P0口作為輸出口，其余的IO都有自己的復用功能，但是P0口也需要增加外部的上拉電阻增強其驅(qū)動能力，51單片機采用C語言的編程方式，開發(fā)簡單，在很多產(chǎn)品中都有51單片機的身影，在一些嵌入式的系統(tǒng)中，51單片機同樣可以勝任，但是如果是一些比較復雜的系統(tǒng)，單片機的能力就顯得有些力不從心。方案二：采用STM32單片機，STM32單片機是3.3V供電，內(nèi)部有很多的資源，包括SPI、IIC、高級定時器、高級中斷等等，是目前比較新興的單片機，它還可以實現(xiàn)以太網(wǎng)的連接等，編程采用庫函數(shù)的方式，簡單有效，但是它是3.3V供電，通常與5V供電的芯片不能很好地兼容，電路相對復雜一些，性價比很高。方案三：采用DSP單片機，DSP單片機又稱為數(shù)字信號處理器，是數(shù)字信號進行處理和運算的一種單片機，它的功能十分強大，可以進行浮點運算等，它還可以實現(xiàn)數(shù)字濾波，傅里葉變換等操作，也可以像單片機一樣進行IO控制和數(shù)據(jù)處理顯示，但是價格較高，不好掌握。通過方案論證，我們選擇STC89C52RC單片機作為我們的主控芯片，它的價格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，通過外部的總線和外圍電路可以實現(xiàn)不同的功能。1.引腳分布：1.P0口：P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，雙向IO；2.P1口內(nèi)部帶有上拉電阻?？梢则?qū)動TTL；P1.0和P1.1引腳可以通過程序設(shè)置為定時器和計數(shù)器的輸出，實現(xiàn)定時器T1和定時器T2的功能，通過程序觸發(fā)發(fā)勇功能，如表2-1所示。表2-1P1口管腳復用功能端口引腳復用功能P1.0T2（定時器/計算器2的外部輸入端）P1.1T2EX（定時器/計算器2的外部觸發(fā)端和雙向控制）P1.5MOSI（用于在線編程）P1.6MISO（用于在線編程）P1.7SCK（用于在線編程）3.P2口：帶有復用功能的8位IO口；4.P3口：帶有復用功能的8位IO口；在單片機系統(tǒng)中，P3口還可以實現(xiàn)重要的復用功能，如表2-2所列表2-2P3端口引腳與復用功能表端口引腳復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）5.Reset：單片機的復位引腳，實現(xiàn)外部復位；6.ALE/PROG：單片機連接外部芯片實現(xiàn)地址鎖存功能；7.PSEN：連接外部存儲器時的鎖存；8.EA/Vpp：信號控制引腳；9.XTAL1：外部石英晶振的輸入端；10.XTAL2：外部石英晶振的輸出端。2.性能特點：單片機通過編程器進行程序的編寫，然后可以通過串口進行程序的寫入，內(nèi)部包含4K大小的ROM，通過位處理指令，許多信號的通道均在一個芯片內(nèi)，故運作時系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。且體積小，功耗低，價格便宜，易于產(chǎn)品化。2.3語音識別模塊的選擇方案一：采用LD3320語音識別模塊，它可以實現(xiàn)自動語音識別功能，并將識別的語音通過電路轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并與其他控制芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，內(nèi)部包括一個高效的非特定人語音識別搜索引擎和一個完整的非特定人語音識別特征庫，且不需要使用者進行語音訓練．方案二：采用WTK6900B02語音識別模塊，它具有USB接口，具有USB接口，可以通過PC機自由更換存儲器內(nèi)容自由更換存儲器內(nèi)容，可連接Flash，SD卡，TF卡，兼容WINXP、WIN7、WIN8系統(tǒng)。方案三：采用ISD4004語音識別模塊，它的內(nèi)部設(shè)置有微處理器，通過SPI的方式與單片機進行數(shù)據(jù)交換，一般它使用3.3-5V的電壓，內(nèi)部的存儲空間可以錄制10分鐘的錄音。通過方案論證，我們選擇LD3320，根據(jù)車載語音助手系統(tǒng)可知，我們需要對用戶的語音進行識別，通過單片機與LD3320進行連接，使用LD3320來實現(xiàn)語音的采集并通過內(nèi)部的解碼器將語音轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，實現(xiàn)語音識別，同時單片機HIA可以控制LD3320來播放語音等，LD3320滿足系統(tǒng)的功能要求，且控制靈活方便。1.功能介紹：LD3320是一個專用的語音識別模塊，芯片的內(nèi)部集成了語音識別電路、語音轉(zhuǎn)換電路等，包括A/D、D/A、MIC接口、音頻輸出接口等，還可以播放MP3，內(nèi)部包含了存儲芯片，可以滿足小系統(tǒng)的需求，如果需要保存大量的音頻數(shù)據(jù)則需要外接存儲芯片，單片機與其通過SPI的方式進行數(shù)據(jù)的傳遞，模塊的內(nèi)部包含電源和晶振信號，通過處理器的控制可以實現(xiàn)不同的功能。2.性能特點：（1）YS-LD3320模塊上設(shè)計有2個音頻插座，直接引出MIC輸入和Speaker輸出信號。用戶可以用一個帶麥克風的耳機驗證語音識別和聲音播放，十分方便。（2）YS-LD3320模塊上的CLK輸入4-48MHZ的有源晶振；（3）YS-LD3320模塊所有與單片機通訊的引腳已加上上拉電阻，性能更穩(wěn)定，客戶無需額外添加外圍上拉，用起來更簡單。2.4速度檢測模塊的選擇方案一：使用霍爾各模塊，磁鋼跟隨車輪轉(zhuǎn)動切割霍爾各模塊，當汽車運行時，車輪上的磁鋼會不斷的切割磁感線，使各模塊種產(chǎn)生電能，單片機再對電能進行轉(zhuǎn)換，在通過數(shù)據(jù)分析得到實際的車速，但是缺點是對環(huán)境要求較高。方案二：通過光電對管及碼盤對汽車的速度進行檢測，光電對管是性價比很高的頻率檢測各模塊，它可以將頻率轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)F/V的轉(zhuǎn)換，在配合碼盤發(fā)送來的頻率，可以實現(xiàn)對車速的測量，而且外接電路簡單，不需要復雜的接線。根據(jù)方案可知，霍爾各模塊通過磁感應來對車速進行測量，測量的時候車輪必須要切割磁感器才可以產(chǎn)生電動勢，而LM331通過霍爾各模塊切割磁場的方式測量車速，當車輪切割一次磁場后，系統(tǒng)就認為車輪裝了一圈，因此，無論車速較快還是較慢，系統(tǒng)都可以測量汽車的實際速度，因此，選擇更穩(wěn)定的LM331。1.模塊主要特性：內(nèi)置溫度補償電路；動態(tài)較寬，最高可達100dB；線性效果好，失真小于0.01%；可識別電壓為1/12*1V；電路組成簡單，芯片內(nèi)集成轉(zhuǎn)換電路；2.引腳功能：COUT：電路的電流輸出端；RFF：基準電輸入端；POUT：頻率輸出端；R/C：通過電阻和電容設(shè)置定時時間；THER：閥值設(shè)置；CINPUT：比較輸入；VSS、GND：電源。2.5模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇方案一：TLC2543是分辨率為12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。它通過串行總線將數(shù)據(jù)輸入單片機內(nèi)部，因此使用這種A/D轉(zhuǎn)換器能夠節(jié)省單片機的I/O資源；而且它的模擬量轉(zhuǎn)換速度很快，在片內(nèi)還有14路的多路開關(guān)，但是占用IO資源比較多，適合用于多個模擬量檢測的系統(tǒng)中。方案二：采用ADC0832，它是一種8位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，有兩個模擬量輸入通道，可以實現(xiàn)單通道輸入或者差分輸入兩種模式，轉(zhuǎn)換時間需要40us左右，與微處理器通過SPI的方式進行數(shù)據(jù)通信，芯片引腳少，體積小，適用于較為簡單的系統(tǒng)中。方案三：采用ADC0809可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，它的特點是8位精度，與單片機通過并行口連接，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。綜合上述，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換既照顧了轉(zhuǎn)換速度，又有具有一定的精度，根據(jù)系統(tǒng)的需求，ADC0832能滿足要求同時節(jié)省了單片機的I/O資源，價位便宜，電路簡單，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對輸出電壓進行采集，并將采集后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機，單片機再根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的并行口發(fā)來的數(shù)據(jù)進行處理、判斷后在進行下一步的操作，因此這里選用的是ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。1、芯片主要特性：（1）分辨率為8位，有兩個模擬量輸入通道；（2）輸出的信號可直接與TTL類型的單片機連接；（3）5V單電源供電或者雙電源供電；（4）工作頻率250KHz；（5）輸入模式位單通道或者雙通道差分；（6）芯片的溫寬在0-7070℃。2、芯片引腳說明：（1）CS：使能端，使用低電平觸發(fā)；（2）CH0：通道1，可直接輸入模擬量；（3）CH1：通道2，可直接輸入模擬量；；（4）DI：信號輸入；（5）DO：信號輸出。2.6信息顯示模塊的選擇方案一：采用LCD1602，它可以顯示兩行的字符或數(shù)字，可以通過并行串口或者串行串口來進行數(shù)據(jù)的接收，有的液晶的內(nèi)部還會自帶字庫，通過程序可以直接在屏幕能上顯示漢字等，利用靈活的接口方式和方便的操作指令，可以設(shè)計成全中文的人機交互界面，同時它的功耗低，可以顯示圖形或者漢字，硬件結(jié)構(gòu)簡單，背光可調(diào)。方案二：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格適中，不要顯示比較多的數(shù)字時數(shù)碼管的使用必然會增多，連線方面會很麻煩，編程上也會相應的復雜。考慮到效率的因素不采用數(shù)碼管顯示。方案三：采用LCD12864液晶顯示屏，液晶顯示屏顯示的功能強大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見。與數(shù)碼管顯示相比，再直觀程度上和亮度清晰度上都存在和多優(yōu)勢，并且現(xiàn)在液晶顯示已成為主流，被人們普遍接受，符合大眾口味。雖然對液晶這一塊不是很了解，但通過看相關(guān)資料應該把硬件電路連好。車載語音控制系統(tǒng)需要識別司機的關(guān)鍵字，為了防止外界因素導致識別錯誤，通過液晶來顯示出當前的指令，司機根據(jù)液晶顯示的內(nèi)容來判斷指令是否正確，否則司機可以更正語音，增加了系統(tǒng)的人性化設(shè)計，因為顯示的內(nèi)容和符號較多，因此本設(shè)計選用方案三的液晶12864進行顯示。1.模塊主要特性：（1）電源電壓為+3.0至+5.5V，分辨率：128×64；（2）部分液晶自帶字庫，該字庫可提供全部的漢字；（3）內(nèi)部配置128個字符；（4）時鐘頻率最高可達到2MHz，通常使用正顯模式；（5）內(nèi)置驅(qū)動芯片內(nèi)核字庫；（6）白色高亮背光，可調(diào)節(jié)；（7）使用并行通信或者串行通信；（8）內(nèi)置電源轉(zhuǎn)換電路；2.模塊引腳說明：（1）GND：電源地，VCC：電源正；（2）VL：引腳調(diào)節(jié)顯示對比度；（3）RS：給RS高電平，DB7—DB0發(fā)送單片機數(shù)據(jù)給；（4）R/W：讀寫控制，DB7—DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR；（5）EN：模塊使能引腳；（6）DB7～DB0：并行數(shù)據(jù)口；（7）CS1CS2：同時方式選擇；（8）RST：復位；（9）VEE：對比度調(diào)節(jié)。2.7總線通信模塊的選擇方案一：采用RS485總線進行數(shù)據(jù)傳輸，它具有很強的抗共模干擾的能力，通過雙絞線與其他設(shè)備連接，可以很好地抵抗干擾。通過硬件電路和標準協(xié)議的配合，使系統(tǒng)的通訊準確?？膳c多個單片機構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)，且硬件電路簡單，速率快，性價比高。方案二：采用RS233總線進行數(shù)據(jù)傳輸，這種傳輸方式需要通過數(shù)據(jù)線連接單片機和電腦，并通過一個MAX232電路進行電平的轉(zhuǎn)換，同時它能同時完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接受轉(zhuǎn)換雙重功能，當信號經(jīng)過MAX232進行轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給PC端的串口，串口接收到數(shù)據(jù)后，通過串口軟件將數(shù)據(jù)顯示出來。方案三：采用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸，這種總線技術(shù)可以實現(xiàn)兩種控制模式，一種是分散式的控制一種是實時的控制，實際上采用的是串行接口技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時接和收，通過電壓的變化來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，這種方式在車載系統(tǒng)中更穩(wěn)定。通過方案的分析論證，我們選用CAN總線進行數(shù)據(jù)對的傳輸，因為汽車的各種電子設(shè)備之間就是靠著CAN總線來進行通訊的，使用CAN總線可以很好的將系統(tǒng)連接到汽車的網(wǎng)絡(luò)上，然后實現(xiàn)設(shè)備之間的互通，方便和數(shù)據(jù)的傳輸。1.模塊主要特性：（1）CAN協(xié)議實現(xiàn)對通信數(shù)據(jù)的幀處理；（2）可以實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；（3）沒有主機，可進行點對點之間的通信；（4）結(jié)構(gòu)簡單，通過兩根數(shù)據(jù)線與外部連接；2.模塊引腳說明：（1）VCC為模塊的供電；（2）GND為信號地；（3）CANH：數(shù)據(jù)線高；（4）CANL：數(shù)據(jù)線低。2.8系統(tǒng)電源芯片的選擇方案一：采用線性穩(wěn)壓芯片，這種電源電路是常見的供電電路，由其在嵌入式系統(tǒng)中，經(jīng)常為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，它的電路結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定，而且有多種型號的芯片，可以使用AMS1117-5和外圍濾波器建進行配合使用，為系統(tǒng)提供5V電壓。方案二：采用LM2596系列穩(wěn)壓芯片，LM2596是常見的電壓轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓在24V到8V之間，然后經(jīng)過旁路電容進行濾波得到穩(wěn)定的5V電壓，它的電路簡單，價格便宜，通過電阻的組合可以輸出不同的電壓值。方案三：采用TPS54620電源芯片，這種電源芯片的輸入范圍寬，輸出電壓可調(diào)，通過外部的阻容電路可以實現(xiàn)不同等級的輸出電壓，同時，它還可以實現(xiàn)數(shù)字地和模擬地的分割，屬于LDO芯片，但是，它的電路比較復雜，對電路的走線和布局要求較高。通過方案論證，我們選用LM2596穩(wěn)壓芯片，它可以將車載的24V直流電經(jīng)過LM2596后變成5V的直流電，5V直流電用于給設(shè)計中的單片機進行供電，這種線性電路可以很好的屏蔽外部干擾，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。1.芯片主要特性：（1）輸出的電流最大可以達到2A；輸出電路可達2A；（2）輸出電壓范圍5-12V；（3）內(nèi)部包含保護電路，實現(xiàn)過熱和短路保護；（5）SOA保護。2.芯片引腳說明：（1）VIN腳為輸入電壓；（2）VOUT腳為輸出電壓；（3）GND腳為地；（4）FB腳為電壓反饋引腳；（5）OFF腳為關(guān)斷引腳。本章小結(jié)本章討論了系統(tǒng)中各個部分的器件選型和系統(tǒng)的總體方案，確定了所使用的單片機的型號和內(nèi)核，然后對系統(tǒng)的外圍電路進行分析設(shè)計，通過方案的對比，選擇出最適合系統(tǒng)的外圍電路，然后在對芯片和模塊的特性進行了解，方便在電路設(shè)計時可以有效的使用芯片和模塊，最后確定了系統(tǒng)的各個型號。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中的所有子電路，在模塊和器件選型完畢后，對芯片的外圍電路進行設(shè)計，并設(shè)計和計算器件的參數(shù)，使電路達到預期的功能，完成預期設(shè)計指標。3.1處理器最小系統(tǒng)設(shè)計在基于單片機的車載語音助手系統(tǒng)中，單片機最小系統(tǒng)負責控制各模塊工作，同時模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行判斷和處理，然后根據(jù)數(shù)據(jù)來對其他車載設(shè)備進行控制，單片機接收到數(shù)據(jù)通過液晶實時的顯示出所接收到的指令，通過單片機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和外圍電路的控制。最小系統(tǒng)包括51芯片、外部的5V電壓，復位電路，晶振電路，一共四部分組成，將程序下載至芯片內(nèi)部就可以實現(xiàn)對外部電路的控制，實現(xiàn)不同的工作狀態(tài)。一些單片機中會集成不同的功能的小電路幫助內(nèi)核實現(xiàn)不同的功能，通過單片機的控制使車載語音控制系統(tǒng)更加智能化，單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示。圖3-1最小系統(tǒng)電路圖復位電路是由220uF電容串聯(lián)10K電阻構(gòu)成，由于電容電壓不能突變的性質(zhì)，得出當系統(tǒng)初次上電，復位引腳連入高電平，這個高電平必須保持一定的時間才能被單片機判斷出來，這個時間需要對電容計算得出的值來決定。在實際的電路中，單片機接收到RST腳的高電平，并這個電平需要持續(xù)多個時鐘周期就可以把芯片復位，因此，適當設(shè)定電阻電容的取值就可以得到可靠的復位。3.2語音識別電路設(shè)計在車載語音控制系統(tǒng)中，LD3320語音識別模塊首先對語音進行采集，并通過語音的特征進行分析，提取關(guān)鍵的詞匯，然后將關(guān)鍵詞進行對照和匹配，然后將語音轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，通過LD3320語音識別模塊拉實現(xiàn)對關(guān)鍵詞命令的采集和語音播報，模塊電路圖如圖3-2所示。圖3-2語音識別模塊電路圖LD3320模塊與單片機直接連接通過串口來傳輸數(shù)據(jù)，并通過上拉電阻來增強信號，通過設(shè)置A0和RDB、WRB、CSB、RSTB等信號引腳與單片機直接連接并設(shè)置工作模式，增加上拉電阻可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，并使用外部22.1184MHz的晶振，通過MBS引腳連接MIC，并連接RC電路實現(xiàn)音頻的濾波，保證一個穩(wěn)定的輸入電壓，同時LD3320內(nèi)部包含優(yōu)化算法，可以在不同的環(huán)境中準確的辨認音源，因此LD3320的語音識別率比較穩(wěn)定，準確率也比較高。3.3車速檢測電路設(shè)計系統(tǒng)的速度檢測電路由LM331和光電對管、碼盤組成，光電對管通過檢測碼盤的切割次數(shù)來反饋速度信息。LM331電路的作用是將頻率轉(zhuǎn)換成電壓，通過簡單的外圍電路就可以實現(xiàn)，然后在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的配合，實現(xiàn)速度的檢測，電路圖如圖3-3所示。圖3-3速度檢測電路在電路中，碼盤和傳感器輸出的脈沖信號經(jīng)R8、C3輸入到芯片的相輸入端，當碼盤每轉(zhuǎn)過一周，產(chǎn)生一次脈沖，沒60秒為一個周期，然后計算出車輪的運動頻率，并根據(jù)頻率計算速度，脈沖經(jīng)過LM331電路轉(zhuǎn)換成對應的電壓值，實現(xiàn)將頻率轉(zhuǎn)換成電壓，電壓的大小控制在0-5V之間，然后在將電壓輸入到模擬轉(zhuǎn)換芯片的中，實現(xiàn)對電壓信號的轉(zhuǎn)換，模擬轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)字量，單片機接收到數(shù)字量后就可得到車速，整個過程實現(xiàn)了從頻率到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。3.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計車速檢測電路輸出的是模擬量，因此需要轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成實際的車速，并發(fā)送給單片機，而單片機通過控制A/D轉(zhuǎn)換器的地址選擇來選擇需要使用的輸入引腳，A/D轉(zhuǎn)換器也允許所有的輸入通道同時使用，不同時的輸入，這樣一來，可以節(jié)約單片機的引腳，還可以增加模擬量的輸入數(shù)量，可以高效的提高換速度。單片機控制A/D的地址段，輸入二進制數(shù)據(jù)來選擇輸入通道，而轉(zhuǎn)換的結(jié)果也可以直接與單片機相連接，進行數(shù)據(jù)的傳輸，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖3-4所示。圖3-4ADC0832轉(zhuǎn)換電路在系統(tǒng)中ADC0832主要是對速度檢測電路的輸出進行采集，雖然ADC0832有兩個通道并且支持差分采集，但這里只需要單個通道進行電壓采集。首先單片機的P2.5與ADC0832的CS引腳相連，通過發(fā)出低電平來使能ADC0832，使能后，ADC0832開始進行采樣、保持、量化、編碼，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機。CH0與系統(tǒng)的電壓輸出端相連接，對輸出的電壓進行實時的采集，CH1沒有接采集電壓，CLK、DO、DI分別與單片機的P1.5、P1.6、P1.7相連接，單片機通過發(fā)送指令給ADC0832來對其進行控制。芯片供電為5V，因此它采集的電壓不能超它他的供電電壓，只能在0V-5V之間。3.5數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)計在車載語音控制系統(tǒng)中，通過液晶來顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并顯示接收到的關(guān)鍵詞指令，以確保通能夠正確執(zhí)行對用的車載電子設(shè)備，系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)的電路是通過LCD12864來實現(xiàn)的，這總液晶模塊可以自帶字庫，顯示多種漢字，數(shù)字和字符，通過控制器和寄存器實現(xiàn)對內(nèi)部二極管的控制，它的界面可以顯示4行字符，包括漢字數(shù)字在內(nèi)的32個漢字，與單片機通過8位的數(shù)據(jù)口連接，液晶顯示電路圖如圖3-5所示。圖3-5液晶顯示電路圖VCC一般接5V即可，VEE以及VL連接一個滑動變阻器，引腳BL+和BL-，是液晶屏的背光，可以直接接在VCC和GND上。D0-D7需要接到單片機的P0口，這8個口試液晶的并行數(shù)據(jù)口，單片機通過這8個引腳來給液晶發(fā)送數(shù)據(jù)，每次8位，大大加快了液晶的刷屏速度。RST引腳必須要與單片機的復位引腳相連接，當單片機復位時，液晶也復位，否則會出現(xiàn)顯示卡死等情況。當液晶出現(xiàn)花屏時，需要調(diào)節(jié)滑動變阻器，同時也要檢查液晶是否自帶字庫，如果不帶字庫，需要自己通過軟件簡歷字庫，這樣才能正常顯示。3.6通信總線電路設(shè)計CAN總線是汽車中常用的通信總線，在車載語音控制系統(tǒng)中，CAN-H和CAN-L是CAN總線的兩根數(shù)據(jù)傳輸線，在進行傳輸數(shù)據(jù)時是這兩根傳輸線雙向的。CAN總線的通訊是采用無主機的方式，一個節(jié)點發(fā)出數(shù)據(jù)，每個節(jié)點都會收到數(shù)據(jù)，但是只有ID正確節(jié)點才會接收數(shù)據(jù)，否則不接收數(shù)據(jù)，這種CAN協(xié)議可以使其完成多節(jié)點設(shè)計，節(jié)點之間可進行多種方式的數(shù)據(jù)傳遞，它的通信速率最高可以達到1Mb/s，通信距離最遠可以達到10km，電路如圖3-6所示。圖3-6CAN總線通訊電路TJA1050通過TXR、RXD和STC89C51單片機連接進行通信，在系統(tǒng)中STC89C51的P3.0、P3.1分別和TJA1050的TXD、RXD連接，TJA1050接收到STC89C51發(fā)送的數(shù)據(jù)后，CAN總線通過CAN控制器接口芯片TJA1050的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，和總線上的其他節(jié)點進行通信。CAN總線傳輸高頻信號時，信號的波長相對于傳輸線非常短，造成信號在傳輸線末端形成反射波，對原信號產(chǎn)生干擾，所以在傳輸線末端的CANH和CANL之間需要加上終端電阻，保證信號傳輸?shù)侥┒撕蟛粫l(fā)生反射，同時也增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性。3.7電源電路設(shè)計LM2596是一種降壓型電源調(diào)壓器，輸出直流電流可以達到3A，具有良好的線性特性以及負載調(diào)節(jié)特性，與常見的穩(wěn)壓芯片相比，LM2596具有更好的帶載能力。這種電壓轉(zhuǎn)換電路可以實現(xiàn)固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出，其輸出能力在1.2到40V之間，其內(nèi)部的MOS管的開掛你頻率達到了150KHz，在給定的輸入和輸出負載的情況下，可以將輸出電壓的誤差保持在±4%以內(nèi)LM2596的外圍電路只需要4個主要外接元件，外圍電路中可以使用市場上通用的標準電感，更加優(yōu)化了LM2596外圍電路，電路簡單，不像傳統(tǒng)的開關(guān)電源電路那樣復雜，電源電路如圖3-7所示。圖3-7電源電路圖本章小結(jié)本章是對硬件電路的設(shè)計和說明，通過設(shè)計，完成了單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計，包括復位電路，晶振電路，通過最小系統(tǒng)電路對其他各個電路和模塊進行控制和數(shù)據(jù)接收、通訊，同時設(shè)計了語音模塊接口電路，液晶顯示電路，CAN通訊電路等并對這些電路進行原理說明和硬件電路說明，完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分，采用了C語言在軟件平臺上完成編譯和調(diào)試。首先系統(tǒng)初始化，設(shè)置各1/O口狀態(tài)，系統(tǒng)自動輪詢采集語音，并將檢測到的語音進行解碼。將數(shù)字量發(fā)送給單片機，系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖該語音控制系統(tǒng)軟件是運行在單片機平臺上的，它負責監(jiān)聽5l單片機的串口數(shù)據(jù)，當接收到識別結(jié)果時，將該結(jié)果的二進制代碼讀取出來，然后去查表，找到相應的操作并執(zhí)行。單片機通過主函數(shù)對各個子函數(shù)進行調(diào)用，首先對各個子函數(shù)進行初始化，并控制外部電路工作，語音識別模塊可以直接輸出數(shù)字量，因此單片機自接接收數(shù)據(jù)，而車速檢測裝置輸出的是模擬量，因此需要轉(zhuǎn)換來完成，轉(zhuǎn)換芯片通過單片機來控制，并通過語音模塊來提醒司機超速，LD3320負責解碼和編碼，接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)包進行解碼，得到打哪貧瘠的數(shù)據(jù)或者采集的數(shù)據(jù)，這個過程就實現(xiàn)了車載語音識別的過程，數(shù)據(jù)接收到后，上位機通過顯示子程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送給液晶顯示出來，這樣完成了一次數(shù)據(jù)的傳遞。4.2語音識別子程序設(shè)計語音識別模塊采用中斷的工作模式，首先進行初始化，寫入識別列表、開始識別和響應中斷等，完成復位，模式設(shè)定等，如果麥克風采集到聲音，不管是否識別出正常結(jié)果，都會產(chǎn)生一個中斷信號。而中斷程序要根據(jù)寄存器的值分析結(jié)果。讀取BA寄存器的值，可以知道候選關(guān)鍵詞，而C5寄存器里的關(guān)鍵詞可能性最大。語音識別子程序如圖4.2所示。圖4.2系統(tǒng)主程序流程圖4.3轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計車在語音控制系統(tǒng)中主要使用的A/D轉(zhuǎn)換芯片為ADC0832，首先通過單片機對程序進行初始化，然后單片機通過與之相連的I/O發(fā)送指令，使能芯片，芯片啟動后，通過程序控制，對輸出電壓進行采集、保持、量化、編碼，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機。單片機讀取A/D的內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù)，然后對寄存器進行操作，當A/D完成一次轉(zhuǎn)換，就會對單片機發(fā)送一次數(shù)據(jù)，為了減小A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的誤差，通常將采集到的十組數(shù)據(jù)進行加權(quán)平均算法，得出一個平均值，然后再對這個平均值進行讀取和發(fā)送。具體的流程圖如圖4.3所示。圖4.3轉(zhuǎn)換程序流程圖4.4顯示子程序設(shè)計本設(shè)計采用的LCD12864液晶顯示模塊是通過單片機的控制下實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示，主要顯示車速，語音指令等信息，液晶顯示子程序流程圖見圖4.4。圖4.4液晶顯示子程序流程圖系統(tǒng)啟動后，單片機通過I/O口控制LCD12864來顯示數(shù)據(jù)，首先系統(tǒng)對液晶程序進行初始化，發(fā)送指令到液晶上，液晶接收到指令后，再通過數(shù)據(jù)引腳接收單片機發(fā)來的數(shù)據(jù)，單片機控制液晶的讀寫引腳，首先對寄存器進行控制，在單片機信號的作用下，通過控制寄存器DR來進行數(shù)據(jù)的寫入，然后在高電平的作用下讀取單片機發(fā)送來的數(shù)字量，DR寄存器和DDRM寄存器是自動識別數(shù)據(jù)的，信號1表示顯示，0表示不顯示，DFF=1表示顯示數(shù)據(jù)系統(tǒng)打開，DFF=0表示顯示系統(tǒng)關(guān)閉，DFF通過液晶的內(nèi)部的寄存器控制。本章小結(jié)本章首先介紹了對系統(tǒng)的主程序進行設(shè)計，單片機是硬件電路的核心部分，通過寫入不同的子程序來實現(xiàn)不同的功能，其次分析了系統(tǒng)中使用的涉及到的子程序設(shè)計有顯示程序，最后通過這些子程序來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。第5章系統(tǒng)實物調(diào)試硬件電路和軟件設(shè)計完成后，需要對系統(tǒng)進行軟硬件的聯(lián)調(diào)，首先對硬件電路進行初步的測試，包括電源測試，線路連接測試等常規(guī)測試，待測試無誤后，在上電進行調(diào)試。5.1系統(tǒng)調(diào)試1．測試工具：萬用表、火機、照明裝置、示波器、穩(wěn)壓電源等。2．硬件電路調(diào)測：經(jīng)過第三章的電路設(shè)計，系統(tǒng)具備了基本的功能，首先對系統(tǒng)的供電電路進行測量，檢測電源能否正常工作，它是系統(tǒng)運行的前提，因此首先對電源部分進行調(diào)試。接上電源，用直流檔測量變壓器次級輸出電壓應為7.8V，然后用直流檔測整流器流濾波后的直流電壓在7.8V左右；最后測經(jīng)LM2596穩(wěn)壓后的電源電壓5V。3．最小系統(tǒng)調(diào)試電源測試完畢后對單片機的最小系統(tǒng)進行測試，最小系統(tǒng)是電路的核心部分它控制GSM模塊的發(fā)射和接收，外圍傳感器的檢測和數(shù)字量的接收，因此STM32最小系統(tǒng)是硬件電路中的重點部分，首先通過單片機測量電平是否正常，單片機的I/O的輸出一般為高電平，電壓值在3-3.3V左右，然后控制單片機的某一IO引腳來實現(xiàn)電平的變化，如果電平能正常變化，說明系統(tǒng)電路正常。最后測經(jīng)LM2596穩(wěn)壓后的電源電壓5V。電源部分測量完畢后，對單片機的最小系統(tǒng)進行測試，上電后，單片機的各個I/O應該呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，通過萬用表進行電壓測量，電壓應該在4.9-5.1V之間，然后測量復位電路是否發(fā)生電平變化，測量這些數(shù)據(jù)無誤后，則單片機最小系統(tǒng)有效。測速電路是本設(shè)計中的關(guān)鍵部分，首先通過萬用表檢查各模塊是否供電，然后通過像單片機中寫入一段測試程序進行測試，如果單片機接收到數(shù)據(jù)，則通過指示燈表示單片機已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)，若指示燈沒有點亮，說明硬件電路有問題，還需要進行調(diào)試。測量完關(guān)鍵電路后，對電路的按鍵電路等進行測量，同樣是通過萬用表進行點評的測量，待所有電路測量完畢后，系統(tǒng)的硬件電路就可以正常工作了。1、外接晶振調(diào)試通過示波器檢測晶振是否起振，振幅，起振時間等參數(shù)是否滿足要求。2、復位信號調(diào)試復位信號電壓是否滿足設(shè)計要求，上電復位時間是否滿足要求；如果外部有硬件看門狗，測試其是否按照設(shè)計要求復位。并進行相關(guān)波形保存和參數(shù)數(shù)據(jù)記錄。第一步：硬件系統(tǒng)的模塊選型。綜合考慮整個系統(tǒng)需要完成的效果，完成對于單片機、各類傳感器的選型。其中需要將單片機及模塊的價格、實現(xiàn)效果的精度進行考慮。第二步：硬件系統(tǒng)的工作環(huán)境的搭建。在完成了硬件的選型之后，統(tǒng)計各個模塊的工作電壓，然后考慮系統(tǒng)輸入時的電壓與目標電壓的實現(xiàn)方案。在本系統(tǒng)中，輸入電壓為5V，其就需要設(shè)計升降壓電路來滿足電磁鎖模塊的12V工作電壓和單片機的3.3V工作電壓主要用到的模塊型號分別為支流升壓模塊和LM2596芯片。第三步：子系統(tǒng)實現(xiàn)的分塊設(shè)計。在整個系統(tǒng)都有了一個安全穩(wěn)定的工作電壓以后，現(xiàn)就需要實現(xiàn)子系統(tǒng)的分塊實現(xiàn)。也就是先用單片機一個一個調(diào)試各種模塊，達到能夠順利采集其數(shù)據(jù)以及可以控制對于該模