自动避障小车设计文档格式.docx
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因此，与SPCE500A相比，以μ’nSP™为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。
性能
16位μ’nSP™微处理器；
工作电压（CPU）VDD为2.4~3.6V（I/O）VDDH为2.4~5.5V；
CPU时钟：
0.32MHz~49.152MHz；
内置2K字SRAM；
内置32KFLASH；
可编程音频处理；
晶体振荡器;
系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2μA@3.6V；
2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；
2个10位DAC（数-模转换）输出通道；
32位通用可编程输入/输出端口；
14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；
具备触键唤醒的功能；
使用凌阳音频编码SACM_S240方式（2.4K位/秒），能容纳210秒的语音数据；
锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；
32768Hz实时时钟；
7通道10位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器；
声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）功能；
具备串行设备接口；
具有低电压复位（LVR）功能和低电压监测（LVD）功能；
内置在线仿真电路ICE（In-CircuitEmulator）接口；
具有保密能力；
具有WatchDog功能；
16位μ’nSP™微处理器硬件结构图
3.1.1．SPCE061A时钟电路
SPCE061A时钟电路采用晶体振荡器。
下图为SPCE061A时钟电路的接线图。
外接晶振采用32768Hz。
3.1.2．PLL锁相环
PLL电路的作用是将系统提供的实时时钟的基频（32768Hz）进行倍频，输出系统时钟Fosc
3.1.3．看门狗Watchdog
SPCE061A的清狗周期为0.75S；
清看门狗操作寄存器：
P_Watchdog_Clear（0x7012H）
清狗操作：
在每个0.75S的清狗周期里P_Watchdog_Clear写入0x0001。
3.1.4．低电压复位（LVR）
通过某种方式，使单片机内存各寄存器的值变为初始的操作称为复位。
SPCE061A的复位方式为低电压复位。
3.1.5．I/O端口
OA口：
IOA0~IOA6：
7路普通AD输入端口，IOA0~IOA7：
触键唤醒功能
IOB口：
外部中断输入，串行接口、PWM输出等复用端口
3.1.6．时基与定时器
时基信号可提供常用的、现成的频率信号，完成部分定时器的功能
3.1.7．SPCE061A的定时器/计数器
递增计数方式，自动重载定时器/计数器初始值，输出4位可调脉宽比PWM信号，溢出频率/2的方波输出，多种时钟源输入。
3.1.8．ADC、DAC
SPCE061A的特色是其强大灵活的语音功能；
而单片机对语音处理的支持，除了其处理能力外，还有片内集成的ADC、DAC；
特别是集成有AGC电路的MIC通道。
ADC转换过程：
3.2、超声波传感器
1．基本特性与参数指标
超声波传感器谐振频率：
40KHz；
模组传感器工作电压：
4.5V~9V
模组接口电压：
4.5V~5.5V
2．主要功能
三种测距模式选择跳线J1（短距、中距、可调距）：
短距：
20cm~100cm左右（根据被测物表面材料决定），精度1cm；
中距：
70cm~400cm左右（根据被测物表面材料决定）；
可调：
范围由可调节参数确定，当调节在合适的值时，最远测距700cm左右；
3．结构示意图
一般应用时，只需要用两条10PIN排线把J5与SPCE061A的IOB口低八位连接，J4与IOB口高八位连接，同时设置好J1、J2跳线就完成硬件的连接了。
不同测距模式的选择只需改变测距模式跳线J1的连接方法即可。
模组工作的性能与被测物表面材料有很大关系，如毛料、布料对超声波的反射率很小，会严重影响测量结果
实物图：
J1为选择工作模式，J2选择电源接口
4．电路原理图介绍：
超声波谐振频率调理电路
由单片机产生40KHz的方波，并通过模组接口（J4）送到模组的CD4049，而后面的CD4049则对40KHz频率信号进行调理，以使超声波传感器产生谐振。
超声波回波接收处理电路
超声波接收处理部分电路前级采用NE5532构成10000倍放大器，对接收信号进行放大；
后级采用LM311比较器对接收信号进行调整，比较电压为LM311的3管脚的输入，可由J1跳线选择不同的比较电压以选择不同的测距模式。
测距程序流程图
超声波测距的功能函数流程图如图。
用户只需进行六次测距操作，这六次的测量结果需要经过处理后才可得到最终的测距返回值，然后将返回值化成距离。
四软件设计
4.1软件设计各模块
voidRunTime2Hz（void）;
设置2HZ基频中断向量函数。
voidOffTime2Hz（void）;
清2HZ基频中断向量函数。
voidClear_WatchDog（void）;
清看门狗函数
unsignedintSP_GetCh（void）;
取键值函数
voiddelay2s（inttimer）
可调的延迟函数
4.2速度控制
速度控制用TIMERA的PWM输出控制，当它前进时设PWM为12/16，当它转弯时设为8/16。
其代码为：
*P_TimerA_Ctrl=0x0333;
*P_TimerA_Data=0xff9f;
4.3障碍物检测
用TIMERB的TONT输出给超声波提供出射频率，并给它延迟一段时间，发射完时，清TIMERB，让它工作在计时方式，当计到10000时！
没有收到回波，则说明前在无障碍。
如果有收到回波则说明有障碍。
4.4看门狗
看门狗只要一定时间给其喂狗，就可以保证程序不会跑飞，跑飞就会自动复位。
其代码就只有一句：
*P_Watchdog_Clear=0x0001;
4.5基频中断
采用2HZ的基频中断，实现实时控制；
一次中断，中断时间为0。
5S，其代码如下：
[P_INT_Ctrl]=r1;
INTIRQ;
//开中断
4.6程序设计流程图
五：
测试数据、测试结果分析及结论
测试方法与仪器：
1.测试仪器
测试仪器包括数字万用表、信号发生器、示波器、直流稳压电源等。
2.测试方法
数字万用表主要用来测试各个IO口的状态；
信号发生器与示波器用于测试超声波传感器信号的接收与传输；
试验测试能不能完成固定避障。
结论：
经过了我们的努力，我们基本上能完上避障的功能！
当然我们之后还有很长的路要走，
在之后我们会自己做一个最小系统，此次我们更侧重于软件方面的设计。
同时我们还要设计更多的外围电路，实现更多的功能。
其中包括：
红外光电检测用来检测旁边的物体；
还有红外遥控器，用来控制小车的运行与停止；
再加一个显示器，用来显示路程和时间等等。
附录一：
程序附录：
程序设计中包括：
主程序，测距程序，中断程序组成；
1．主程序：
#include"
SPCE061A.h"
ceju.h"
unsignedcharINTflag;
//定时标识
unsignedintsum;
//2hz计数器1次为0。
5秒
voiddelay2s（inttimer）//设置基频为2HZ的中断，就是一次定时0。
5S
{
sum=timer;
RunTime2Hz（）;
//运行中断
while（!
INTflag）
{
Clear_WatchDog（）;
//清看门狗
}
INTflag=0;
OffTime2Hz（）;
//结束中断
}
voiddelay2s（inttimer）;
intmain（void）
{
unsignedintBack_data;
//装距离
*P_IOB_Dir=0x1f00;
//初始化IOB,IOB8~12同向输出
*P_IOB_Attrib=0x1f00;
*P_IOB_Data=0x0000;
//清看门狗
while
（1）
*P_TimerA_Ctrl=0x0373;
*P_TimerA_Data=0xff9f;
//设前进PWM这14/16
Back_data=measure_Times（0）;
//测距
if（Back_data==0）//判断是否为0，为0则为前进
{
*P_TimerA_Ctrl=0x0373;
*P_TimerA_Data=0xff9f;
}
elseif（Back_data<
=40）//判断是否小于40CM，小于则进行倒车
{
*P_TimerA_Ctrl=0x006;
*P_IOB_Data=0x1000;
//倒车
delay2s（0）;
*P_IOB_Data=0x0100;
//前进
delay2s（3）;
}
=100）//判断是否小于1M，小于则进行避障
*P_TimerA_Ctrl=0x0333;
*P_IOB_Data=0x0400;
//左转
delay2s
（1）;
*P_IOB_Data=0x0800;
//右转
//停止PWM运行
*P_IOB_Data=0x0000;
//停车
while
（1）
{;
}
else
Clear_WatchDog（）;
}
}
2．中断程序：
voidIRQ3（void）__attribute__（（ISR））;
//IRQ中断服务程序
voidIRQ3（void）
*P_INT_Clear=0x0100;
//
EXT1_IRQ_ult（）;
//调用超声波测距的外部中断服务程序
.TEXT
.includeSPCE061A.inc;
.external_sum;
.external_INTflag;
.public_IRQ5;
_IRQ5:
//定时3秒的中断程序
pushr1,r4to[sp];
r1=0x0008;
testr1,[P_INT_Ctrl];
jnzL_4Hz;
//TimerAFIQentrence
r1=0x0004;
[P_INT_Clear]=r1;
//清中断
r1=[_sum]//取时基信号量
r1+=1;
cmpr1,4;
jeloop0;
[_sum]=r1//保存时基信号量
popr1,r4from[sp];
reti;
loop0:
r1=0x0001;
[_INTflag]=r1;
//设置中断标识
r1=0
[_sum]=r1
L_4Hz:
r1=0x0008;
reti;
.CODE
.public_Clear_WatchDog;
_Clear_WatchDog:
.PROC
R1=0x0001;
[P_Watchdog_Clear]=R1;
retf;
.ENDP
.public_RunTime2Hz;
//初始化中断为2HZ定时中断源
_RunTime2Hz:
.proc
retf
.endp;
.public_OffTime2Hz;
_OffTime2Hz:
r1=[P_INT_Ctrl]
r1&
=0xfffb;
r1=0x0000
[_sum]=r1;
retf;
3、测距程序
#defineLONG_SEND_TIMER1000//中距测距时的40KHz信号发射时长
#defineLONG_SEND_TIMER23000//中距测距的补充测距时的40KHz信号发射时长
#defineLONG_WAIT_DELAY600//中距测距的防余波干扰延时时长
#defineLONG_WAIT_DELAY21500//中距测距的补充测距时的防余波干扰延时时长
#defineLONG_RES_ADD0x00B0//中距测距的结果补偿值
#defineLONG_RES_ADD20x0220//中距测距的补充测距时的结果补偿值
#defineLOW_SEND_TIMER250//短距测距时的40KHz信号发射时长
#defineLOW_SEND_TIMER21000//短距测距的补充测距时的40KHz信号发射时长
#defineLOW_WAIT_DELAY180//短距测距的防余波干扰延时时长
#defineLOW_WAIT_DELAY2400//短距测距的补充测距时的防余波干扰延时时长
#defineLOW_RES_ADD0x0034//短距测距的结果补偿值
#defineLOW_RES_ADD20x00B0//短距测距的补充测距时的结果补偿值
unsignedintCounter_buf;
//超声波测距当中，用于保存TimerB计数的变量，相当于时长
unsignedintEXT1_IRQ_flag=0;
//外部中断标志变量，用于EXT1的IRQ中断程序和测距程序同步
voidDelay_ult（unsignedinttimers）
unsignedinti;
for（i=0;
i<
timers;
i++）
__asm（"
nop"
）;
unsignedintResoult_ult（unsignedintCounter）//计算距离
unsignedintuiTemp;
unsignedlongulTemp;
ulTemp=（unsignedlong）Counter*33500;
//*以声音的速度，以厘米为单位
ulTemp=ulTemp/196608;
ulTemp=ulTemp>
>
1;
//除二
uiTemp=（unsignedint）ulTemp;
returnuiTemp;
unsignedintmeasure2_ult（unsignedinttype）;
unsignedintmeasure_ult（unsignedinttype）//超声波测距模组的测距程序，完成一次测距
unsignedintExit_flag=1;
unsignedintuiResoult;
unsignedintuiSend_Timer,uiWait_Timer,uiRes_Add;
unsignedintuiSystem_Clock;
uiSystem_Clock=*P_SystemClock;
//将当前的系统时钟设置暂时保存起来
*P_SystemClock=0x0088;
//将系统时钟设置为49MHz，分频比为1，强振模式
if（type）//根据type即测距类型，选择不同的测距参数
uiSend_Timer=LONG_SEND_TIMER;
uiWait_Timer=LONG_WAIT_DELAY;
uiRes_Add=LONG_RES_ADD;
else
uiSend_Timer=LOW_SEND_TIMER;
uiWait_Timer=LOW_WAIT_DELAY;
uiRes_Add=LOW_RES_ADD;
*P_TimerB_Data=0xfed2;
*P_TimerB_Ctrl=0x03c0;
//发40KHz的信号触发超声波传感器
Delay_ult（uiSend_Timer）;
//等待发送
*P_TimerB_Ctrl=0x0006;
//关定时器B
*P_TimerB_Data=0x0000;
*P_TimerB_Ctrl=0x0001;
//TrB工作在192KHz频率
while（*P_TimerB_Data<
uiWait_Timer）//等待一定时间后再打开TimerA的计数（来源于EXT1）
{//以避开余波的干扰
*P_Watchdog_Clear=0x0001;
//开中断前先清中断
*P_INT_Ctrl=*P_INT_Ctrl_New|0x0100;
*P_INT_Clear=0xffff;
//清除中断发生标志
__asm（"
IRQON"
//打开总中断使能
EXT1_IRQ_flag=0;
//TimerA的溢出中断的标志变量置0
while（Exit_flag）
if（EXT1_IRQ_flag==1）//当该变量在timerA的FIQ中断中被置1时表示接收到了回波
{
Exit_flag=0;
//退出标示
Counter_buf=Counter_buf+uiRes_Add;
//计数值加上一定的调整数据
uiResoult=Resoult_ult（Counter_buf）;
//对计数值进行处理，得出距离值
}
if（*P_TimerB_Data>
10000）//如计数值大于10000，表示超时
uiResoult=measure2_ult（type）;
//再进行一次补充的测距，将会加长40KHz信号发射的量
*P_TimerB_Ctrl=0x0006;
//停止定时器B
uiTemp=*P_TimerB_Data;
*P_INT_Ctrl=*P_INT_Ctrl_New&
（~0x0100）;
//关掉外部中断
IRQOFF"
//关掉总中断
升级会员 