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声控机器猫

专家
2013-01-18 16:42:44    评分

作者:兰州商学院 任青青 徐明
指导教师:路永华

  作品简介

  在经济的发展下,各种电子玩具也在第一时间活跃在整个消费市场,因此我们设计这款电子玩具,来丰富生活。我们设计的是一款声控机器猫,用语音信号的大小来控制机器猫的动作,主要有语音输入模块,频率电压转换模块,单片机控制模块,玩具模块组成。通过语音输入模块将语音信号转换为电信号,再通过F_V转换模块将频率信号转换为模拟的电压信号,将模拟的电压信号直接送入单片机,由于本实验所用的单片机内部具有AD转换的模块,所以单片机首先会将模拟的电压信号转换成数字信号,再通过单片机驱动电机来控制玩具的动作。  

 

  平台选型说明

  本实验所用单片机:STC15F2K60S2
  其特点如下:
  高速:1 个时钟 / 机器周期,增强型 8051 内核,速度比普通 8051 快 8~12 倍
  宽电压:5.5~3.3V,2.2~3.6V(STC12LE5A60S2 系列)
  增加第二复位功能脚(高可靠复位,可调整复位门槛电压,频率<12MHz 时,无需此功能)
  增加外部掉电检测电路,可在掉电时,及时将数据保存进EEPROM,正常工作时无需操作EEPROM
  低功耗设计:空闲模式, (可由任意一个中断唤醒)
  低功耗设计:掉电模式(可由外部中断唤醒) ,可支持下降沿 / 上升沿和远程唤醒
  工作频率:0~35MHz,相当于普通 8051:0~420MHz
  1280 字节片内 RAM 数据存储器
  芯片内 EEPROM 功能,擦写次数 10 万次以上
  ISP / IAP,在系统可编程 / 在应用可编程,无需编程器 / 仿真器
  8 通道,10 位高速 ADC,速度可达 25 万次 / 秒,2 路 PWM 还可当 2 路 D/A 使用
  2 通道捕获 / 比较单元(PWM/PCA/CCP ) , --- 也可用来再实现 2 个定时器或 2 个外部中断(支持上升沿 / 下降沿中断)
  4 个 16 位定时器,兼容普通 8051 的定时器 T0/T1,2 路 PCA 实现 2 个定时器
  可编程时钟输出功能,T0 在 P3.4 输出时钟,T1 在 P3.5 输出时钟,BRT 在 P1.0 输出时钟
  硬件看门狗(W D T )
  高速 SPI 串行通信端口
  全双工异步串行口(UART),兼容普通 8051 的串口
  先进的指令集结构,兼容普通 8051 指令集,有硬件乘法 / 除法指令
  通用 I/O 口(36/40/44 个) ,复位后为: 准双向口 / 弱上拉(普通 8051 传统 I/O 口) 可设置成四种模式:准双向口 / 弱上拉,推挽 / 强上拉,仅为输入 / 高阻,开漏 每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA,但整个芯片最大不得超过 100mA
  主要用到单片机的接口:F-V输出的模拟信号接到STC15F2K60S2的P1^4口进行AD转换;
  STC15F2K60S2的P2^3口通过uln2003对直流电机驱动输出进行控制;
  本实验所用芯片:LM331;
  语音模块:QM_307;将语音输出信号转换成电信号

  设计说明

  本玩具有以下几个模块组成,1,语音输入模块,2,F_V转换模块,3,单片机控制模块,4,玩具模块。
  一.语音输入模块:这个模块用麦克风来实现,声音的来源是通过音乐来输入。
  二.F_V转换模块:这个模块我们应用了一个LM331芯片,原理电路如下图:
  6引脚是输入频率引脚,1引脚为电信号输出模块。  

 

  F_V转换后其电压与输入频率基本成线性关系。Vo=2.09R1CtRtfin/Rs。  

 

  三.单片机模块:由于本次所用的单片机具有AD转换功能,将模拟信号通过一个滤波电路接入到单片机IAP15F2K61S2的P1^4引脚进行AD转换。通过程序将数字信号进行分段,我们设定在电压高于1.0V时直流电机转动快速转动,进而机器猫快速前进,相反,当信号电压小于1.0V时电机的转速会下降,进而机器猫的前进速度减慢,当电压小于0.5V或者大于1.5V时机器猫将停止前进。由于本单片机JI2端口为直流电机驱动输出端口,因此在本实验中我们只需用程序对其进行控制即可完成对电机的驱动。即通过给IAP15F2K61S2的P2.3引脚正负电平对ULN2003控制,进而控制直流电机驱动输出端口,对直流电机进行控制.从而控制机器猫行走的速度。
  四.玩具模块:这块我们采用的是在市场上普通的玩具,去掉电池,将其拆分,我们只应用玩具的机械部分。在玩具里面装上我们所用的直流电机,然后由单片机对其进行控制。

  作品特色

  第一, 实时性,我们采用的语音输入模块,可随时更改语音的输入,控制玩具不同的动作,是玩具的功能显得不单一。
  第二, 成本低,我们的玩具采用了很少的硬件模块,更多的功能是有软件来控制的。
  第三,创新性,我们的电子玩具和市场上其他的声控玩具不同,市场上的玩具大多数都是事先将音乐程序写在控制器的,二我们采用的是音乐有外界加入。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2523




关键词: 声控     机器猫     我们     控制     输入     模块     电压     转换         

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