人工智能机器人分析设计报告

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1、课程：计算机组成原理人工智能机器人分析设计报告第24页共24页院系：安徽工程大学机电学院专业：计算机与软件工程系班级：软件1409目录功能分析31.1控制系统最小单元31.2诺依曼体系工作原理51.2.1冯诺依曼体系结构有以下特点：51.2.2硬件总体结构51.2.2CPU与存储器的连接61.3语音模块71.3.1LD3320语音模块71.4PWM控制81.4.1定时器+中断产生PWM81.5相关程序（以下代码仅作说明使用，本项目并不涉及该单片机）13第二章总体软件162.1Keil162.2STC_ISP172.3两款软件的主要作用18第三章模块软件19

2、3.1图形化控制软件19 3.2单个舵机运动实例：20第24页共24页功能分析1.1控制系统最小单元该系统最小系统分为电路，模块，诺依曼体系工作原理三个部分。第24页共24页我们着重讲的是运算器，控制器，存储器，输入输出系统的协作工作部分。1.2诺依曼体系工作原理1.2.1冯诺依曼体系结构有以下特点：计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示；指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中；顺序执行程序的每一条指令；第24页共24页计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。冯诺依曼体系结构的计算机必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至

3、计算机中；必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力；能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力；能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作；能够按照要求将处理结果输出给用户。1.2.2硬件总体结构第24页共24页1.2.2CPU与存储器的连接中央处理器CPU：地址线20位数据线8位，运算和控制功能第24页共24页内部RAM：128K，选用4片32K*8位存储器内部ROM：16K选用1片16K*8位存储器定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。串行口：一个全双工串行口。时钟电路：可产生时钟

4、脉冲序列并行口：提供若干并行接口，供编程或拓展使用1.3语音模块1.3.1LD3320语音模块支持SPI接口和并行接口的非特定语音识别模块,板载咪头和有源晶振，方便在电子产品中实现语音识别、声控和人机对话功能。产品特性：高准确度和实用的语音识别效果。非特定人语音识别技术：不需要用户进行录音训练。第24页共24页可动态编辑的识别关键词列表：只需要把识别的关键词以字符串的形式传送进芯片，即可以在下次识别中立即生效。比如，用户在51等MCU的编程中，简单地通过设置芯片的寄存器，把诸如"你好"这样的识别关键词的内容动态地传入芯片中，芯片就可以识别这样设定的关键词语

5、了。支持用户自由编辑50条关键词：在同一时刻，最多在50条关键词语中进行识别，终端用户可以根据场景需要，随时编辑和更新这50条关键词语的内容。参数：工作电压：3.3V省电模式电流：1uA1.4PWM控制1.4.1定时器+中断产生PWM在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口第24页共24页。舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内

6、部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。一般舵机的控制要求如图所示。第24页共24页单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，

7、但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。单片机完成第24页共24页控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。单片机系统实现对舵机输出转角

8、的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设