基于AVR的智能教学无人车控制系统设计

2.2.4语音模块
　　语音模块由WT588D语音芯片和SPI寻址的8M ROM芯片及其外围电路组成。使用前将需要播放的语音烧写在ROM芯片中。语音模块使用三线串口控制模式，这种控制模式由CS，DATA，CLK 3条通信线组成，分别连接到Atmega128的PC0、PC1、PC2 3个I/O口。控制时序根据标准SPI通信方式。
　　2.2.5无线模块
　　无线模块主要包括NRF24L01和Atmega128.NRF24L01采用FSK调制，内部集成NORDIC公司自家的Enhanced Short Burst协议，可实现点对点或是1对6的无线通信，无线通信速度可达2.4 Gbps，并可以通过配置其寄存器实现调频传输。主控芯片通过SPI协议配置NRF24L01的相关寄存器来完成对无线模块的初始化和数据的传输。无线模块的SPI信号线对应的接到Atmega128的PB0-PB3 4个I/O口上，CE端接到PE2，利用Atmega128内部集成的SPI功能进行通信。无线模块电路设计如图4所示。
　　


　　3软件设计
　　软件设计包括控制端软件的设计和终端软件的设计。
　　3.1控制端软件设计
　　无人车控制台的主控软件将键盘指令转化为控制码发往下位机，控制小车的动作并显示下位机发来的状态信息。该软件利用Labview串口通讯将键盘指令转化为二进制字符串送到上位机。利用模拟SPI的方式，通过STC12LESA60S2配置NRF24L01的寄存器使其处于发射模式。当收到PC串口发送的数据时，NRF24L01在单片机的控制下将数据逐位发出。设计的控制端软件如图5所示。
　　


　　3.2终端软件设计
　　教学无人车的终端软件主要包括无线接收程序、驱动控制程序等。程序中定义变量Life为生命值标识，定义Date为小车的控制标识，定义函数Motor()为电机控制函数。流程图如图6所示，主要分为以下步骤：
　　


　　1)小车启动后，首先初始化各I/O口、系统中断、SPI接口以及NRF24L01的相关寄存器。小车的无线模块配置为接收模式。
　　2)下位机接收到无线信号后会产生一个中断，将数据通过SPI送到Atmega128中。在控制程序中，用多分支选择结构switch—case判断Date的值，通过调用Motor()函数控制电机做出相应动作。
　　3)接收到红外信号时，经判断若为有效信号，则使生命值标识Life减一。同时判断当前的Life值，设置PA口的值控制LED灯(生命值)的显示。
　　4结束语
　　文中进行了一种基于Atmega128单片机和无线通信的无人车控制系统设计。实验结果表明，教学无人车在无障碍区域无线通信有效传输距离可达80～100米，利用车载摄像头可以实时获取无人车所处环境信息，实现远程监控。其创新点是采用了PC控制模式和单兵运行模式两种方式对无人车进行控制，极大地增强了无人车的功能性和环境适应能力。在实际对抗演练中，无人车在遇到干扰的情况下顺利完成货物运输、环境勘探、反击敌方车辆等功能，取得了良好的控制效果。该设计可广泛应用于短途货运客运、应急救援、恶劣环境下自动作业等领域。