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摘要本設(shè)計(jì)是用 arduino 芯片為主要核心，用紅外感應(yīng)器的組合，設(shè)計(jì)出的簡(jiǎn)易語音機(jī)器人，同時(shí)可以播放語音內(nèi)容。關(guān)鍵詞：機(jī)器人、arduino、紅外感應(yīng)目錄1 緒論 .12 課題背景 .13 選題的目的和意義 .24 紅外感應(yīng)器 .24.1 簡(jiǎn)介 .24.2 原理 .34.3 紅外線 .34.4 發(fā)展過程 .44.5 應(yīng)用 .54.6 技術(shù)指標(biāo) .64.7 顯著特點(diǎn) .64.8 安裝方式 .74.9 特點(diǎn) .74.10 安裝要求 .74.11 按技術(shù)分 .74.12 系統(tǒng)分類 .85 聲音傳感器 .85.1 概述 .85.2 性能描述 .95.3 引腳定義 .105.4 模塊通信協(xié)議 .105.5 模塊的使用 .115.6 串口通信實(shí)驗(yàn) .125.7 arduino 的測(cè)試代碼 126 Arduino 概念 .146.1 簡(jiǎn)介 .146.2 特色 156.3 功能 .166.4 發(fā)展歷史 .176.5 評(píng)價(jià) .177 調(diào)試過程 .178 特點(diǎn)與價(jià)值 .18結(jié) 論 .19致 謝 .21參考文獻(xiàn) .2211 緒論迎賓機(jī)器人不僅可以完成迎賓接待的任務(wù)，還是一個(gè)優(yōu)秀的解說員，企業(yè)形象的宣傳大使，還是一個(gè)很好的科學(xué)研究移動(dòng)平臺(tái)。它集中了傳感器技術(shù)，機(jī)械工程，電子工程，計(jì)算機(jī)工程，自動(dòng)化控制工程以及人工導(dǎo)購(gòu)等多學(xué)科的研究成果，是典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，隨著迎賓機(jī)器人性能不斷地完善，迎賓機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，在娛樂，科學(xué)研究，服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)研究的是一款簡(jiǎn)易導(dǎo)購(gòu)迎賓服務(wù)機(jī)器人,可實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)來賓到來，機(jī)器人通過紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到來賓的到來，將信息發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)控制語音系統(tǒng)發(fā)出聲音：“您好，歡迎光臨！” ，頭部通過 LED 點(diǎn)陣顯示微笑表情。機(jī)器人可借助底部滑輪行走預(yù)先定制軌跡介紹客戶產(chǎn)品。當(dāng)貴賓離開時(shí)，紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到貴賓離開，單片機(jī)控制舵機(jī)，機(jī)器人顯示歡送表情，并通過語音系統(tǒng)發(fā)出：“謝謝光臨!” 。本設(shè)計(jì)是用arduino 芯片為主要核心，用紅外感應(yīng)器的組合，設(shè)計(jì)出的簡(jiǎn)易語音機(jī)器人，同時(shí)可以播放語音內(nèi)容。2 課題背景首先我介紹一下機(jī)器人產(chǎn)生的背景，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹碓讲粩嗵接懽匀贿^程中，在改造自然過程中，認(rèn)識(shí)自然過程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過程中的一個(gè)客觀需要。那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來看，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。但從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏輯判2斷思維的這種機(jī)器。那么這給機(jī)器人提出來更高層次的要求，展望 21 世紀(jì)，機(jī)器人將是一個(gè)與 20 世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在 21 世紀(jì)的前20 年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。紅外智能節(jié)電開關(guān)是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關(guān)懷。3 選題的目的和意義 隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，科技產(chǎn)品日益成為我們生活中幾乎無時(shí)不在的、無處不在、無所不在的客觀存在，而導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人就是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人學(xué)所涉及的學(xué)科范圍有：力學(xué)、機(jī)器人拓?fù)鋵W(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)與微電子學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、生物學(xué)、人工導(dǎo)購(gòu)、系統(tǒng)工程等。這些多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的交叉和融合是導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人技術(shù)得以發(fā)展、拓寬和延伸的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)和運(yùn)用導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人技術(shù)的不斷向新的領(lǐng)域拓展，其學(xué)科范圍亦將更加寬闊，同時(shí)導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人將不同的學(xué)科知識(shí)綜合，使得人們?cè)趯W(xué)習(xí)和研究的過程中綜合各個(gè)學(xué)科。導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人在人類的生活和工業(yè)生產(chǎn)中將會(huì)發(fā)揮很大的作用，例如導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天、甚至軍事上的應(yīng)用，導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人的出現(xiàn)將會(huì)解放很大一部分的勞動(dòng)力，使得人們可以更好的完成既定的工作，完成人無法完成的高風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)。在醫(yī)學(xué)上可以做更加復(fù)雜的醫(yī)療手術(shù)，更好的醫(yī)治病患，以最大限度的減小手術(shù)帶來的不良反應(yīng)。導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人將會(huì)創(chuàng)造更大的社會(huì)價(jià)值。4 紅外感應(yīng)器4.1 簡(jiǎn)介紅外線感應(yīng)器是根據(jù)紅外線反射的原理研制的，屬于一種智能節(jié)水、節(jié)能設(shè)備。包括感應(yīng)水龍頭、自動(dòng)干手器、醫(yī)用洗手器、自動(dòng)給皂器、感應(yīng)小便斗沖水器、感應(yīng)便器。3感應(yīng)器原理圖4.2 原理這種是通過紅外線反射原理，當(dāng)人體的手或身體的某一部分在紅外線區(qū)域內(nèi)，紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，通過集成線路內(nèi)的微電腦處理后的信號(hào)發(fā)送給脈沖電磁閥，電磁閥接受信號(hào)后按指定的指令打開閥芯來控制頭出水；當(dāng)人體的手或身體離開紅外線感應(yīng)范圍，電磁閥沒有接受信號(hào)，電磁閥閥芯則通過內(nèi)部的彈簧進(jìn)行復(fù)位來控制的關(guān)水。4.3 紅外線在光譜中波長(zhǎng)自 0.76 至 400 微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見線。所有高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。4紅外線感應(yīng)器[1]紅外線是太陽光中眾多不可見光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家于 1800 年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。太陽光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見光線，波長(zhǎng)為 0.75～1000μm 。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長(zhǎng)為(2.5-3)～(25-40)μm 之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為 (25-40)～l000μm 之間。真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠(yuǎn)鏡原理完全不同，白天不能使用，價(jià)格昂貴且需電源才能工作。近紅外線或稱短波紅外線，波長(zhǎng) 0.76～1.5 微米，穿入人體組織較深,約 5～10 毫米；遠(yuǎn)紅外線或稱長(zhǎng)波紅外線，波長(zhǎng) 1.5～400 微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于 2 毫米。4.4 發(fā)展過程自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠按照人的設(shè)計(jì)，在人不參與的情況下完成一定的任務(wù)。其關(guān)鍵就在于反饋的引入，反饋實(shí)際上是把系統(tǒng)的輸出或者狀態(tài)，加到系統(tǒng)的輸入端與系統(tǒng)的輸入共同作用于系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸出狀態(tài)實(shí)際上是各種物理量，他們有的是電壓，有的是流量、速度等。這些量往往與系統(tǒng)的輸入量性質(zhì)不同，并且取值的范圍也不一樣。所以不能與輸入直接合并使用，需要測(cè)量并轉(zhuǎn)化。感應(yīng)器正是起這個(gè)作用，它就像是控制系統(tǒng)的眼睛和皮膚，感知控制系統(tǒng)中的各種變化，配合系統(tǒng)的其他部分共同完成控制任務(wù)。5人類為了從外界獲得信息，必須借助于感覺器官。但是人的感覺器官并不是萬能的，要想獲得更為豐富的信息，進(jìn)一步研究自然現(xiàn)象和制造勞動(dòng)工具，人的感官顯得很是不夠了。作為一種代替人的感官的工具，感應(yīng)器的歷史比近代科學(xué)的出現(xiàn)還要古老。天平作為測(cè)重的工具在古埃及就開始使用了，一直沿用到現(xiàn)代。利用液體膨脹特性的溫度測(cè)量在十六世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)。以電學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)的感應(yīng)器是在近代電磁學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，但是隨著真空管和半導(dǎo)體等有源元件的可靠性的提高，這種類型的感應(yīng)器得到了飛速發(fā)展，談到感應(yīng)器大都指有電信號(hào)輸出的裝置4.5 應(yīng)用紅外智能節(jié)電開關(guān)是一種高科技產(chǎn)品，它的性能穩(wěn)定，真正做到了既節(jié)能又環(huán)保，可以說是聲光控產(chǎn)品的完美替代產(chǎn)品。它是通過人體輻射、能自動(dòng)快速開啟各種燈具、防盜報(bào)警器、自動(dòng)門等各種設(shè)備。特別適用于中、高級(jí)賓館、公寓、企事業(yè)單位、商場(chǎng)、過道、走廊等。觸發(fā)方式為一次觸發(fā)及連續(xù)觸發(fā)。測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節(jié)能，更顯示出人性化關(guān)懷。紅外智能節(jié)電開關(guān)由于觸發(fā)的時(shí)候不需要人發(fā)出任何聲音，而是人走過時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終控制燈具的開啟，當(dāng)人離開后，經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，自動(dòng)熄滅。因?yàn)椴煌诼暪饪責(zé)?，不需要聲音和開關(guān)控制，從而避免了聲控噪音的侵?jǐn)_，同時(shí)因?yàn)樗歉袘?yīng)人體熱量控制開關(guān)，所以避免了無效電能的損耗，達(dá)到節(jié)能效果?，F(xiàn)在的公共場(chǎng)所照明（比如公共走廊及樓梯間）應(yīng)用最多的還是幾年前出現(xiàn)的聲光控延時(shí)燈具和開關(guān)。這種燈具和開關(guān)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了人來燈亮，人走燈滅，已成為公共場(chǎng)所照明開關(guān)的主流產(chǎn)品。當(dāng)然，這種產(chǎn)品在某種程度上說確實(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的，但同時(shí)也給人們的生存環(huán)境造成了一定的破壞。由于產(chǎn)品本身性能的限制，這種聲光控?zé)艟吆烷_關(guān)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)需要（超過 60 分貝）聲音的配合，這就給大眾需要的安靜環(huán)境造成一定的噪聲污染。 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，這種聲光控?zé)艟吆烷_關(guān)已慢慢不能滿足人們的需要，這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的自動(dòng)照明控制產(chǎn)品的出現(xiàn)，以滿足人們對(duì)高質(zhì)量生活的需求。 紅外智能節(jié)電開關(guān)是以成熟的紅外感應(yīng)技術(shù)為平臺(tái)，加入更多的高新技術(shù)元素而形成的一種具有廣闊市場(chǎng)前景的高科技產(chǎn)品，它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了聲光控技術(shù)的缺陷，它的自動(dòng)控制的實(shí)6現(xiàn)不需要聲音和其他會(huì)給環(huán)境造成影響的條件的配合，而是人走過時(shí)身體向外界散發(fā)紅外熱量最終實(shí)現(xiàn)它的自動(dòng)控制功能。 同時(shí)，由于它融入了更多更先進(jìn)的高科技元素，更節(jié)能，更環(huán)保。4.6 技術(shù)指標(biāo)1、適用電壓：AC180V-250V(50/65Hz)2、負(fù)載特性：全兼容 負(fù)載功率：25W-200W3、感應(yīng)范圍：120圓錐角 5－6m 以內(nèi)4、照明控制：250LUX 自動(dòng)熄滅 120LUX 自動(dòng)開啟（室內(nèi)有人）5、關(guān)閉延時(shí)：9 min+30s6、接法：三線串接型7、自身功耗:小于 10MW8、工作溫度：-20℃－+50℃ 紅外智能節(jié)電開關(guān)利用人體紅外線感應(yīng)原理，采用先進(jìn)的集成電路和精密電子元件多重組合而成。4.7 顯著特點(diǎn)1、采用先進(jìn)成熟的集成電路高倍節(jié)能，年耗電僅 2～3 度添加圖冊(cè)2、利用人體紅外線感應(yīng)原理，輔之高精密傳感器，無需聲音和開關(guān)控制，人來燈亮，人走燈滅，白天不亮，晚上亮（由于白天光線強(qiáng)，感應(yīng)器自動(dòng)關(guān)閉） ，從而有力保證了樓宇內(nèi)生活空間的安靜．3、精密的電子元件多重組合，避免了燈具在觸發(fā)的瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)電流（聲光控?zé)魰?huì)在觸發(fā)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)電流） ，這大大延長(zhǎng)了普通燈泡的使用壽命（5 倍以上） ，產(chǎn)品壽命可達(dá) 8 年以上，避免了長(zhǎng)期更換燈泡之苦，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。74.8 安裝方式紅外智能節(jié)電開關(guān)根據(jù)各種安裝環(huán)境的需要，設(shè)計(jì)了兩種能滿足多種環(huán)境條件的安裝方式：1、墻壁嵌入式紅外智能感應(yīng)燈的感應(yīng)角度可達(dá) 120 度，克服了樓道的死角問題，即使走在樓道拐角處，感應(yīng)燈也能正常工作。2、吸頂式紅外智能感應(yīng)燈以其高靈敏度、廣角度等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于樓道、走廊、衛(wèi)生間、陽臺(tái)等處，其外觀精美，可與多款豪華燈具配套使用，既解決了聲控?zé)艏笆謩?dòng)開關(guān)燈的噪音影響和不便，又能取得極好的裝飾效果。4.9 特點(diǎn)焦電型紅外線探頭的優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是：1、容易受各種熱源、光源干擾2、被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。3、易受射頻輻射的干擾。4、環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。4.10 安裝要求紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系.。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：1、紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面 2～2.2 米。2、紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。3、紅外線熱釋電傳感器和被探測(cè)的人體之間不得間隔家具、大型盆景、玻璃、窗簾等其他物體。4、紅外線熱釋電傳感器不能直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。4.11 按技術(shù)分超聲波傳感器 - 溫度傳感器 - 濕度傳感器 - 氣體傳感器 - 氣體報(bào)警器 - 壓力傳感器 -加速度傳感器 -紫外線傳感器 -磁敏傳感器 -磁阻傳感器 - 圖像傳感器 - 8電量傳感器 -位移傳感器壓力傳感器 - 溫濕度傳感器 - 溫度傳感器 - 流量傳感器 - 液位傳感器 - 超聲波傳感器 - 浸水傳感器 - 照度傳感器 - 差壓變送器 - 加速度傳感器 - 位移傳感器 - 稱重傳感器4.12 系統(tǒng)分類1. 傾角感應(yīng)器傾角感應(yīng)器在軍事、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車、消費(fèi)電子、海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。輝格公司為國(guó)內(nèi)用戶提供全球最全面、最專業(yè)的產(chǎn)品方案和服務(wù)。提供超過 500 種規(guī)格的伺服型、電解質(zhì)型、電容型、電感型、光纖型等原理的傾角感應(yīng)器。2 加速度感應(yīng)器(線和角加速度)分低頻高精度力平衡伺服型、低頻低成本熱對(duì)流型和中高頻電容式加速度位移感應(yīng)器。總頻響范圍從 DC 至 3000Hz。應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車運(yùn)動(dòng)控制、汽車測(cè)試、家電、游戲產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、GPS、PDA、手機(jī)、震動(dòng)檢測(cè)、建筑儀器以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。3 紅外溫度感應(yīng)器廣泛應(yīng)用于家用電器(微波爐、空調(diào)、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、電磁爐、炒鍋、暖風(fēng)機(jī)等) 、醫(yī)用/家用體溫計(jì)、建筑業(yè)、辦公自動(dòng)化、便攜式非接觸紅外溫度感應(yīng)器、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量?jī)x器以及電力自動(dòng)化等。不僅能提供感應(yīng)器、模塊或完整的測(cè)溫儀器，還能根據(jù)用戶需要提供包括光學(xué)透鏡、ASIC、算法等一攬子解決方案。5 聲音傳感器5.1 概述DFRduino Player V2.0 語音播放模塊的設(shè)計(jì)初衷是為了讓您的機(jī)器人會(huì)說話。如果機(jī)器人能與人進(jìn)行簡(jiǎn)單的交流的話，那么機(jī)器人就會(huì)顯的更加智能，同時(shí)也增加了不少可玩性。模塊具有立體聲輸出，可與有源音箱連接；2 路功放輸出，每路最大 3W，可直接接喇叭；支持 TTL 串口模式，方便與各種 Arduino、單片機(jī)以及電腦連接。通過一個(gè) ATMEGA168 芯片進(jìn)行處理，盡量不占用 Arduino 或其他控制器上的9資源，只需要將語音文件放置在 SD 卡中，Arduino 或其他控制器通過通訊發(fā)送文件名信息即可播放相應(yīng)的語音文件。新版本還提供一個(gè)播放完畢提示端口，當(dāng)播放忘一首歌曲后，OUT 會(huì)輸出一個(gè)高電平。DFRduino Player V2.0 還兼容.net gadgeteer 標(biāo)準(zhǔn)接口。5.2 性能描述電壓：+5V；工作電流：大于 200mA（帶負(fù)載時(shí)） ；功放輸出功率：路最大3W，可直接接喇叭； 接口：TTL 串口； 支持格式：.WAV、.MP3、.MIDI 這三種文件格式； 串口通信波特率： 19200bps，格式； N 18.模塊尺寸：52 X 37mm9.模塊重量：30g105.3 引腳定義1.+5V 供電負(fù)，需要準(zhǔn)備 500ma 電源，因?yàn)楣Ψ湃绻笠袅勘容^耗電。2.GND 供電正。3.RX 模塊串口數(shù)據(jù)接收端。4.TX 模塊串口數(shù)據(jù)發(fā)送端。5.OUT 語音結(jié)束中斷輸出，當(dāng)語音結(jié)束輸出一個(gè) 1 毫秒低電平。5.4 模塊通信協(xié)議串口模式，波特率 19200bps，格式 8N1。通訊指令使用字符串形式，\r\n 表示回車換行符。使用串口模式時(shí)，才會(huì)有返回值，返回值為字符串形式；I2C 模式無返回值。115.5 模塊的使用先將 SD 卡格式化為 FAT 格式，然后新建一個(gè) sound 文件夾，音頻文件放在sound 文件夾內(nèi)。在使用模塊時(shí)，要保證電源電壓為 5V，電流最好大于 1000 毫安，如果電流不夠需需要將音量調(diào)小或者使用單個(gè)喇叭播放。模塊上的指示燈功能：等待初始化成功后將長(zhǎng)亮，如果 SD 卡未插好或 SD 是壞的，指示燈將一直閃爍，同時(shí)串口會(huì)輸出 Plese check micro SD card\r\n。5.6 串口通信實(shí)驗(yàn)將語音播放器模塊上的+5V、GND、RX、TX 分別換到 Arduino xbee 傳感器擴(kuò)展板的 5V、GND、TX、RX 上，如圖：功能名稱指令 返回值 備注暫停播放\\:p\r\n 成功返回 pause\r\n \r\n 表示回車換行符繼續(xù)播放\\:s\r\n 成功返回 start\r\n \r\n 表示回車換行符下一首\\:n\\n成功返回 next\r\n 失敗返回 false\r\n\r\n 表示回車換行符上一首\\:u\r\n 成功返回 key up\r\n \r\n 表示回車換行符音量設(shè)置\\:v X\r\n(備注：是 v 空格再跟數(shù)字，一般能聽見的最小音量設(shè)置在 150)成功返回 vol set okX=0-255，數(shù)字越大音量越大指定文件播放\\語音文件名稱\r\n成功返回 Play ok\r\n 失敗返回 Not found\r\n 播放完畢返回 Play end\r\n語音文件名稱不超過 8個(gè)英文字母或者 4 個(gè)中文字12將按鈕模塊接到 Arduino xbee 傳感器擴(kuò)展板的數(shù)字口 3 上。待連線完畢后，給Arduino 通電，建議使用外部供電。將下列程序編譯后下載到 Arduino 中。5.7 arduino 的測(cè)試代碼///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////將音頻文件放在根目錄下的 sound 文件夾 (sound)，支持.WAV、.MP3、.MIDI 這三種文件格式//電壓 5V，電流保證有 1000 毫安，如果電流不夠需要將音量調(diào)小或者使用單個(gè)喇叭//指示燈的功能：// 等待初始化成功后將長(zhǎng)亮，如果 SD 卡未插好將一直閃爍同時(shí)// 如果是串口模塊將輸出 Plese check micro SD card\r\n///////////////////////串口通信方式/////////////////////////////////////////////13// 播放音頻：語音文件名稱\r\n 播放相應(yīng)名稱的歌曲，如果找到歌曲播放正確將返回 Play ok\r\n// 如果失敗返回 Not found\r\n; 如果播放完畢返回 over\r\n(\r\n 表示回車換行)// 語音文件名稱不超過 8 個(gè)英文字母，4 個(gè)中文。// 暫停播放\\:p\r\n 成功返回 pause\r\n// 繼續(xù)播放\\:s\r\n 成功返回 start\r\n// 播放下一首\\:n\r\n 成功返回 next\r\n，失敗返回 false\r\n// 播放上一首\\:u\r\n 成功返回 key up\r\n// 音量設(shè)置\\:v 255\r\n，設(shè)置音量大小 數(shù)字 0-255 數(shù)字越大音量越大,成功返回Play end\r\n///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////串口接線方式//Arduino MP3//TX RX//RX TX//5V +5V//GND GNDint button = 3;//按鈕接數(shù)字口 3void setup(){pinMode(button, INPUT); Serial.begin(19200);delay(2000);//等待 2 秒鐘播放器初始化完成Serial.println(“\\:v 250“); // 音量設(shè)置最大 數(shù)字 0-255 數(shù)字越大音量越大delay(50);14}//按按鍵播放下一首void loop(){if(digitalRead(button)==LOW){delay(50);if(digitalRead(button)==LOW){Serial.println(“\\:n“); // 播放下一首Serial.println(“OK“);} }}6 Arduino 概念6.1 簡(jiǎn)介Arduino 是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的 arduino 板）和軟件（arduino IDE)。它適用于藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師、愛好者和對(duì)于“互動(dòng)”有興趣的朋友們。Arduino，是一個(gè)基于開放原始碼的軟硬體平臺(tái)，構(gòu)建于開放原始碼 simple I/O介面版，并且具有使用類似 Java，C 語言的 Processing/Wiring 開發(fā)環(huán)境。Arduino 能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過 Arduino 的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì) Arduino 的編程是利用 Arduino 編程語言 (基于 Wiring)和 Arduino 開發(fā)環(huán)境(based on Processing)來實(shí)現(xiàn)的。基于 Arduino 的項(xiàng)15目，可以只包含 Arduino，也可以包含 Arduino 和其他一些在 PC 上運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)來實(shí)現(xiàn)。你可以自己動(dòng)手制作，也可以購(gòu)買成品套裝;Arduino 所使用到的軟件都可以免費(fèi)下載. 硬件參考設(shè)計(jì) (CAD 文件)也是遵循 availableopen-source 協(xié)議, 你可以非常自由地 根據(jù)你自己的要求去修改他們.Arduino 可以使用開發(fā)完成的電子元件例如 Switch 或 sensors 或其他控制器、LED、步進(jìn)馬達(dá)或其他輸出裝置。Arduino 也可以獨(dú)立運(yùn)作成為一個(gè)可以跟軟件溝通的接口，例如說：flash 、 processing、Max/MSP、VVVV 或其他互動(dòng)軟件…。Arduino開發(fā) IDE 接口基于 開放源代碼原，可以讓您免費(fèi)下載使用開發(fā)出更多令人驚艷的互動(dòng)作品。6.2 特色1、開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開發(fā)接口免費(fèi)下載，也可依需求自己修改。2、使用低價(jià)格的微處理控制器(AVR 系列控制器)，可以采用 USB 接口供電，不需外接電源，也可以使用外部 9VDC 輸入。3、Arduino 支持 ISP 在線燒，可以將新的“bootloader”固件燒入 AVR 芯片。有了bootloader 之后，可以通過 串口或者 USB to Rs232 線更新固件。4、可依據(jù)官方提供的 Eagle 格式 PCB 和 SCH 電路圖簡(jiǎn)化 Arduino 模組，完成16獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制；可簡(jiǎn)單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接(例如：紅外線,超音波,熱敏電阻,光敏電阻,伺服馬達(dá),…等)5、支持多種互動(dòng)程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing 等。6、應(yīng)用方面，利用 Arduino，突破以往只能使用鼠標(biāo)、鍵盤、CCD 等輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡(jiǎn)單地達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。6.3 功能讓您可以快速使用 Arduino 與 Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, SuperCollider 等軟件結(jié)合，作出互動(dòng)作品。 Arduino 可以使用現(xiàn)有的電子元件例如開關(guān)或者傳感器或者其他控制器件、LED、步進(jìn)馬達(dá)或其他輸出裝置。 Arduino 也可以獨(dú)立運(yùn)行，并與軟件進(jìn)行交互，例如： Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, VVVV 或其他互動(dòng)軟件…。 Arduino 的 IDE 界面基于開放源代碼，可以讓您免費(fèi)下載使用，開發(fā)出更多令人驚艷的互動(dòng)作品?；谥R(shí)共享開放原始碼的電路圖設(shè)計(jì)；基于知識(shí)共享開放原始碼的程式開發(fā)環(huán)境；免費(fèi)下載，也可依需求自己修改!!遵照姓名標(biāo)示。您必須按照作者或授權(quán)人所指定的方式，表彰其姓名；依相同方式分享，若您改變、轉(zhuǎn)變著作，當(dāng)散布該衍生著作時(shí)，您需采用與本著作相同或類似的授權(quán)條款；Arduino 可使用 ICSP 線上燒入器，將「bootloader」燒入新的 IC 晶片；可依據(jù)官方電路圖，簡(jiǎn)化 Arduino 模組，完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制；可簡(jiǎn)單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接（例如：紅外線，超聲波，熱敏電阻，光敏電阻，伺服馬達(dá)等） ；支援多樣的互動(dòng)程序例如: Macromedia Flash、Max/Msp 、VVVV、PD、C、Processing 等；使用低價(jià)格的微處理控制器(ATMEGA 8-168)； USB 接口，不需外接電源。另外有提供 9V 直流電源輸入；應(yīng)用方面，利用 Arduino，突破以往只能使用鼠標(biāo)，鍵盤，CCD 等輸入的裝置進(jìn)行互動(dòng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，可以更簡(jiǎn)單地達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。6.4 發(fā)展歷史據(jù)說 Massimo Banzi 之前是意大利 Ivrea 一家高科技設(shè)計(jì)學(xué)校的老師。他的學(xué)生們經(jīng)常抱怨找不到便宜好用的微控制器。 2005 年冬天， Massimo Banzi 跟 David Cuartielles 討論了這個(gè)問題。 David Cuartielles 是一個(gè)西班牙籍晶片工程師，當(dāng)時(shí)在這所學(xué)校做訪問學(xué)者。兩人決定設(shè)計(jì)自己的電路板，并引入了 Banzi 的學(xué)生 David 17Mellis 為電路板設(shè)計(jì)編程語言。兩天以后，David Mellis 就寫出了程式碼。又過了三天，電路板就完工了。這塊電路板被命名為 Arduino。幾乎任何人，即使不懂電腦編程，也能用 Arduino 做出 很酷的東西，比如對(duì)感測(cè)器作出回應(yīng)，閃爍燈光，還能控制馬達(dá)。隨后 Banzi，Cuartielles，和 Mellis 把設(shè)計(jì)圖放到了網(wǎng)上。保持設(shè)計(jì)的開 放源碼理念，因?yàn)榘鏅?quán)法可以監(jiān)管開源軟體，卻很難用在硬體上，他們決定采用Creative Commons 許可。 Creative Commons（CC ）是為保護(hù)開放版權(quán)行為而出現(xiàn)的類似 GPL 的一種許可（license） 。在 Creative Commons 許可下，任何人都被允許生產(chǎn)電路板的復(fù)制品，還能重新設(shè)計(jì)，甚至銷售原設(shè)計(jì)的復(fù)制品。你不需要付版稅，甚至不用取得 Arduino 團(tuán)隊(duì)的許 可。然而，如果你重新發(fā)布了引用設(shè)計(jì)，你必須說明原始 Arduino 團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)。如果你調(diào)整或改動(dòng)了電路板，你的最新設(shè)計(jì)必須使用相同或類似的 Creative Commons 許可，以保證新版本的 Arduino 電路板也會(huì)一樣的自由和開放。唯一被保留的只有 Arduino 這個(gè)名字。它被注冊(cè)成了商標(biāo)。如果有人想 用這個(gè)名字賣電路板，那他們可能必須付一點(diǎn)商標(biāo)費(fèi)用給 Arduino 的核心開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員。6.5 評(píng)價(jià)自從讀過關(guān)于 Arduino 的書籍后，我徹底地愛上 Arduino 了！它的自由性，互交性以及它的易用性深深的吸引了我。它沒有復(fù)雜的單片機(jī)底層代碼，沒有難懂的匯編，只是簡(jiǎn)單而實(shí)用的函數(shù)。它必將引領(lǐng)一個(gè)新的時(shí)代！Arduino，豐富的接口，簡(jiǎn)便的編程環(huán)境，極大的自由度，可拓展性能非常高！標(biāo)準(zhǔn)化的接口模式為它的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。7 調(diào)試過程在機(jī)械手安裝好以后，我們就得考慮電源、電路板及 MP3 安放，經(jīng)過我們思考以后。我們覺得可以把所有的輔助設(shè)備采用架空的方式安裝即可。可是輔助設(shè)備較多，經(jīng)過我們反復(fù)思考，我們想到了在機(jī)械手上方加一個(gè)盒子，把電源和其它的輔助設(shè)備放在上面。這樣既可把所有的輔助材料放在上面，有能讓人覺得美觀、有創(chuàng)意。調(diào)試過程是艱辛的，我們?cè)诎迅飨到y(tǒng)制作出來以后，經(jīng)過近兩個(gè)周的調(diào)試，我們成功的制作成了簡(jiǎn)易智能機(jī)器人，這次的調(diào)試過程可以說比我們制作過程還要困18難。我們修改了多次程序，但是都沒有一點(diǎn)成功的跡象，這些困難沒有難到我們，經(jīng)過我們反復(fù)修改程序和電路板，分項(xiàng)程序在演示扳上可以使用，可在系統(tǒng)中由于干擾，程序執(zhí)行起來經(jīng)常錯(cuò)亂，系統(tǒng)根本就無法正常運(yùn)行后來經(jīng)過我們的努力，我們終于成功了。8 特點(diǎn)與價(jià)值本系統(tǒng)在思路上有很大的創(chuàng)新。有以下幾個(gè)特點(diǎn)：我們所制作的機(jī)器人其整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及組裝都是完全由我們自己開動(dòng)腦筋想出來的，在制作的過程當(dāng)中，我們遇到了許多問題，特別是干擾和小車不能進(jìn)行直運(yùn)行以及小車的負(fù)載問題，我們想了很多解決問題的辦法，在我們的努力下，最終大多數(shù)問題得到了解決。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們的動(dòng)手能力和解決問題的能力有了較大的提高，同時(shí)也煅練了我們團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，這是很重要的。由于控制核心采用單片機(jī)，這對(duì)我們來說是很有意義的，在設(shè)計(jì)制作過程中，使我們對(duì)單片機(jī)的原理，有了更進(jìn)一步的理解和鞏固，也使我們對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用水平有更進(jìn)一步的提高，所以此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是對(duì)我們四年來所學(xué)知識(shí)的綜合，單從這個(gè)角度來說，意義是非常大的。19結(jié) 論我的畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)非常明確：迎賓機(jī)器人不僅可以完成迎賓接待的任務(wù)，還是一個(gè)優(yōu)秀的解說員，企業(yè)形象的宣傳大使，還是一個(gè)很好的科學(xué)研究移動(dòng)平臺(tái)。它集中了傳感器技術(shù)，機(jī)械工程，電子工程，計(jì)算機(jī)工程，自動(dòng)化控制工程以及人工導(dǎo)購(gòu)等多學(xué)科的研究成果，是典型的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，隨著迎賓機(jī)器人性能不斷地完善，迎賓機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，在娛樂，科學(xué)研究，服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)研究的是一款簡(jiǎn)易導(dǎo)購(gòu)迎賓服務(wù)機(jī)器人,可實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)來賓到來，機(jī)器人通過紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到來賓的到來，將信息發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)控制語音系統(tǒng)發(fā)出聲音：“您好，歡迎光臨！” ，頭部通過 LED 點(diǎn)陣顯示微笑表情。機(jī)器人可借助底部滑輪行走預(yù)先定制軌跡介紹客戶產(chǎn)品。當(dāng)貴賓離開時(shí)，紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到貴賓離開，單片機(jī)控制舵機(jī)，機(jī)器人顯示歡送表情，并通過語音系統(tǒng)發(fā)出：“謝謝光臨!”在老師的指導(dǎo)下、同學(xué)們的幫助下，加上自身的鉆研和努力，完成了廣告作品的設(shè)計(jì)、圖片的灰度化處理和作品的實(shí)物雕刻。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中。產(chǎn)品制造也由最初的試驗(yàn)到現(xiàn)在的自己設(shè)計(jì)作品、雕刻作品。通過閱讀相關(guān)書籍，我對(duì)產(chǎn)品廣告的發(fā)布、制造工藝等工作流程有了初步的了解。但是由于實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的缺乏以及對(duì)軟件某些概念的含糊不清，使設(shè)計(jì)一度處于停滯狀態(tài)。這表明上看來是一個(gè)不利條件，但換一個(gè)角度來看，這對(duì)我能力的培養(yǎng)卻是很有利的。這使我深刻地體會(huì)到在缺乏經(jīng)驗(yàn)，缺乏外界幫助的情況下如何獨(dú)立工作，比如，我自己獨(dú)立地找資料，向有這方面工作經(jīng)驗(yàn)的朋友請(qǐng)教，到社會(huì)調(diào)研市場(chǎng)等，我認(rèn)為這能夠很好地培養(yǎng)了我獨(dú)立學(xué)習(xí)和獨(dú)立工作的能力。 在這整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，如圖片的修改、圖片格式的轉(zhuǎn)換、圖片的縮小和放大、圖片顏色模式的轉(zhuǎn)換、新圖片的創(chuàng)建等，同時(shí)，我還掌握了 CAXA 雕刻與NUT－2 雕刻機(jī)的操作，并制作出大量的產(chǎn)品?；谶@些產(chǎn)品，我進(jìn)行比較分析，總結(jié)出最佳工藝參數(shù)。通過分析與研究，我對(duì) CAD／CAM 技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)。這一切是在純理論學(xué)習(xí)中學(xué)不到的。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我一邊學(xué)習(xí)，一邊進(jìn)行實(shí)際操作，力求完善。目前作品廣告已經(jīng)印刷出來，效果良好，雕刻的實(shí)物效果也很理想。由于時(shí)間及水平的原因，在此次設(shè)計(jì)中，一定存在一些錯(cuò)誤和不足。例如我對(duì)相關(guān)軟件的掌握還不夠深入，對(duì)于自己提出的問題也沒有能夠解決，效率也有待提20高，這些都是難以避免的。但這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì) Photoshop 這個(gè)非常使用的軟件有了大體的了解，有了一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，積累了一些工作方法和思路，我想這也是我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)要達(dá)到的最根本的目的。另外，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我總結(jié)出一個(gè)心得：圖片上面是美麗的，可雕刻的實(shí)物與圖片卻有差距。要想他們一樣的美麗，只有努力地追求，用心去雕刻。雕刻如此，生活亦如此。畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，但我相信它更是一個(gè)開始。它使我獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為我以后的工作、學(xué)習(xí)打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我將帶著它走向今后的學(xué)習(xí)和工作崗位，追逐自己的理想和夢(mèng)想，實(shí)現(xiàn)我的人生目標(biāo)和價(jià)值。 21致 謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，本人始終得到了指導(dǎo)老師許軍導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許多自己不清楚的問題，而經(jīng)過自己的努力仍不能獲得答案的情況下，許軍老師給予了我很大的幫助和指導(dǎo)，使我很快明確了問題的實(shí)質(zhì)，理清了思路。在設(shè)計(jì)和論文編寫期間，陳遼軍教授給我提供了很多思路，他的一絲不茍、刻苦鉆研的精神給我留下了深刻的印象。我衷心地感謝許軍，因?yàn)樗麑?duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求，使學(xué)生懂得一絲不茍、刻苦鉆研、獨(dú)立自主的意義。最后感謝機(jī)械工程系領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)在我學(xué)習(xí)期間給予的關(guān)心、支持和幫助！22參考文獻(xiàn)[1] 周波,伍小豐.語音智能玩具小車的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技.2010(02) [2] 李可永,鄒吉祥. 基于SPCE061A機(jī)器人假肢語音識(shí)別控制系統(tǒng)[J].科技信息.2010(28) [3] 王永瑞,史慧革,周亮杰,曹貴州,王東署.科技信息.2010(13) [4] 韓仲志,黃漢明,葉洪濤,匡貴娟.多通道同步信號(hào)采集與盲源分離研究 [J]. 廣西物理.2007(04) [5] 王銳,李灝,齊海鵬. 語音遙控系統(tǒng)中VQ算法的研究[J].科技信息(學(xué)術(shù)研究). 2007(36) [6] 鐘成軒.語音智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息.2007(19) [7] 鄭元芳.淺談美國(guó)機(jī)器人研究的現(xiàn)狀與動(dòng)向[J].科技導(dǎo)報(bào).1988(02) [8] 劉茵. 當(dāng)“機(jī)器人”從一個(gè)變成一群的時(shí)候[J].世界科學(xué).2005(08) [9] 程曉旭,李軍,王連平,司文. 基于ARM的語音控制開關(guān)設(shè)計(jì)[J].東北師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009(01) [10] 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