蔡衛(wèi)剛

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子工程學(xué)院，陜西 西安 710089）

人工智能目前在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，得到了愈加廣泛的重視。并在機(jī)器人，經(jīng)濟(jì)政治決策，控制系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)中得到應(yīng)用。智能作為新時(shí)代的創(chuàng)新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動(dòng)車就是其中的一個(gè)體現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)智能控制是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分，是機(jī)器人，智能電動(dòng)車等高技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)，已取得了廣泛的工程應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)控制集成了模擬電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)等內(nèi)容[1-3]。

而智能的應(yīng)用也逐漸普及開來(lái)，現(xiàn)代的人們對(duì)智能的利用也越來(lái)越廣泛了，不僅有智能交通，智能家居，智能機(jī)器人，智能家電，智能手機(jī)，智能車，還有智能建筑，智能電網(wǎng)等，這充分說(shuō)明了智能對(duì)現(xiàn)代生活的重要性，因此掌握有關(guān)智能方面的知識(shí)有助于我們更好的了解智能，并且根據(jù)自己的需要發(fā)明創(chuàng)造出與智能相關(guān)的產(chǎn)品。現(xiàn)在地球面臨著能源危機(jī)，解決能源危機(jī)是當(dāng)前的大事，各國(guó)都在發(fā)明創(chuàng)造節(jié)能的設(shè)備，智能就是其中的一種。其次，智能還可以代替人類進(jìn)行一定的作業(yè)，這樣可以代替大量的勞動(dòng)力，節(jié)省大量資源，比如危險(xiǎn)車間的作業(yè)可讓機(jī)器人代替人類去作業(yè)，不僅解決了難題而且效率高，因次智能設(shè)備在現(xiàn)代生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[4]。該聲音引導(dǎo)系統(tǒng)，主要是用于汽車的智能控制，汽車可以在聲源的控制下，代替人對(duì)車進(jìn)行位置的控制，使其更人性化。

1 原理分析與硬件電路圖

1.1 移動(dòng)聲源模塊

采用帶有發(fā)射聲波的智能小車作為移動(dòng)的聲源S，使聲源在控制下準(zhǔn)確的移動(dòng)。該智能小車選擇ASSP芯片MMC-1控制兩相四線的步進(jìn)電機(jī)，并且采用L298作為驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)小車輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。

ASSP芯片通過(guò)串行接口與單片機(jī)端口的發(fā)送接收相連接，由于一個(gè)L298只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)兩相四線的步進(jìn)電機(jī)，那么ASSP芯片輸出的2個(gè)通道（每個(gè)通道4個(gè)借口）接2個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片L298的4個(gè)輸入口，每個(gè)L298的輸出的4個(gè)管腳分別接電機(jī)的A+、A-、B+、B-四線。通過(guò)單片機(jī)的串行輸出控制ASSP芯片使L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。 由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精確，在一定功率下轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到所需要求，使小車在行走過(guò)程中不僅快而且準(zhǔn)確，提高了小車的運(yùn)動(dòng)靈活性和準(zhǔn)確性[5]。

首先一片555定時(shí)器用作多諧振蕩器的電路，接通電源后通過(guò)對(duì)電容的充放電，使電路產(chǎn)生兩個(gè)暫態(tài)，并且電路在這兩個(gè)暫態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)，最終輸出的為矩形波[6-8]。前一級(jí)的555定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)頻率為60 HZ的方波信號(hào)，后一級(jí)555定時(shí)器產(chǎn)生的是一個(gè)頻率為3 kHz的正弦波信號(hào)。當(dāng)前一級(jí)的方波為低電平時(shí)才選通后一級(jí)555定時(shí)器產(chǎn)生正弦波。因此，在后一級(jí)555定時(shí)器的輸出就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有延遲的連續(xù)的正弦波。電路圖如圖1所示。

1.2 無(wú)線收發(fā)模塊

無(wú)線發(fā)射模塊的輸入來(lái)自單片機(jī)1（無(wú)線模塊單片機(jī)）輸出的六個(gè)狀態(tài)，進(jìn)行編碼，發(fā)送到無(wú)線接收模塊，無(wú)線接收模塊對(duì)接受到的6個(gè)狀態(tài)進(jìn)行解碼，解碼后輸入到單片機(jī)2（小車移動(dòng)聲源單片機(jī)），單片機(jī)2得到6個(gè)狀態(tài)的解碼后控制小車的運(yùn)動(dòng)。

閱讀器部分，如圖2所示，電能由振蕩電路產(chǎn)生經(jīng)后續(xù)多級(jí)放大電路放大，通過(guò)耦合線圈發(fā)送出去；閱讀器通過(guò)耦合線圈接收應(yīng)答器發(fā)送的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)檢波電路檢波后送給PT2272串口接收，PT2272對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后輸出識(shí)別結(jié)果[9]。震蕩電路與檢波電路是獨(dú)立周期工作的，周期由555產(chǎn)生，獨(dú)立工作由繼電器控制。

圖1 移動(dòng)聲源發(fā)生模塊電路圖Fig.1 Mobile source producing module circuit diagram

圖2 閱讀器組成方框圖Fig.2 Reader block diagram

2 系統(tǒng)模型及算法流程

2.1 智能導(dǎo)引系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的初成模型

如圖3所示，AB與AC垂直，Ox是AB的中垂線，O'y是AC的中垂線，W是Ox和Oy的交點(diǎn)。聲音導(dǎo)引系統(tǒng)有一個(gè)可移動(dòng)聲源S，3個(gè)聲音接收器A、B和C，聲音接收器之間可以有線連接。聲音接收器能利用可移動(dòng)聲源和接收器之間的不同距離，產(chǎn)生一個(gè)可移動(dòng)聲源離Ox線（或O'y線）的誤差信號(hào)，并用無(wú)線方式將此誤差信號(hào)傳輸至可移動(dòng)聲源，引導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)[10]。

該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室模型已基本成立，并且各方面性能指標(biāo)穩(wěn)定，有待于繼續(xù)研究最終實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活的用途。

2.2 系統(tǒng)軟件部分

軟件程序流程圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試與誤差分析

圖3 聲音導(dǎo)引系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室模型Fig.3 The model of intelligent system of voice guidance

小車上裝有產(chǎn)生周期性音頻脈沖信號(hào)的揚(yáng)聲器，3個(gè)收發(fā)器A、B、C分別在邊長(zhǎng)為1m的三端，收到信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行處理經(jīng)過(guò)單片機(jī)和無(wú)線的發(fā)射接收裝置。在接受端單片機(jī)的控制下，小車s首先朝著垂直ox的方向運(yùn)動(dòng)，到ox附近時(shí)，調(diào)整車頭使小車向下運(yùn)動(dòng)，到W點(diǎn)出小車停止并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)改變小車的起始位置，測(cè)量小車走完全程所需的時(shí)間，計(jì)算出平均速度。測(cè)試結(jié)果如表1所示。小車有時(shí)并不能完全支線行走，稍微有些跑偏。首先由于小車是新的，齒輪磨合的情況不同，導(dǎo)致兩個(gè)輪子的速度不是完全一致。其次，由于小車上的裝置較多，導(dǎo)致重心偏移，兩個(gè)輪子收到的阻力不同，使小車跑偏。

4 結(jié) 論

圖4 軟件流程圖Fig.4 Software process

表1 測(cè)試結(jié)果Tab.1 Test results

本設(shè)計(jì)以兩片MSP430單片機(jī)作為核心部件，通過(guò)接收站接收到音頻信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間不同，配合一套完整的程序，實(shí)現(xiàn)了小車的精確定位，這樣可以很好的利用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)車輛的準(zhǔn)確定位，又為車輛的出行方便提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。在設(shè)計(jì)中，我盡量采用低功耗的器件，力求硬件電路的經(jīng)濟(jì)性和精簡(jiǎn)性，充分發(fā)揮軟件控制靈活方便和低碳環(huán)保的特點(diǎn)，來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)，具有一定的智能化、人性化，在一定程度上體現(xiàn)了智能控制。

[1]康華光.模擬電子電路基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社，2002.

[2]陳建華.MSP430系16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[3]秦龍.MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例[M].北京:中國(guó)電力出版社，2005.

[4]華靚，金鼎，趙云.基于多智能體技術(shù)的電力系統(tǒng)故障恢復(fù)系統(tǒng)研究[J].陜西電力，2013（1）：28-32，41.HUA Liang，JIN Ding，ZHAO Yun.Research on power system post fault recover system based on multi-agent technology[J].Shaanxi Electric Power，2013（1）：28-32，41.

[5]謝嘉奎.電子電路（非線性部分）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[6]沈建華.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)實(shí)踐與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[7]金聰.人工只能原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[8]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

[9]（日）森政弘，（日）鈴木泰博.機(jī)器人競(jìng)賽指南[M].北京:科學(xué)出版社，2002.

[10]TaylorJH.The Cramer-Rao estmation lower bound computation for determinstic nonlinear systems[J].IEEE Trans on AC，1979，24（2）:342-344.

[11]McIntyre M，Wang J，Kelly L.Martitime operations division，defence science and technology organisation[J].IEEE Trans on AC，1999，13（5）:327-332.