第一篇：學(xué)習(xí)移動機(jī)器人智能避障測距系統(tǒng)的報告
學(xué)習(xí)移動機(jī)器人智能避障測距系統(tǒng)的報告
【摘要】本文主要是以學(xué)習(xí)移動機(jī)器人智能避障測距系統(tǒng)為主，闡述學(xué)習(xí)過程中的心得體會。測距系統(tǒng)的應(yīng)用場合非常的多，比如測距雷達(dá)、測速儀、測深儀、汽車倒車的報警裝置等等。這里就淺談智能的測距避障系統(tǒng)。【關(guān)鍵詞】測距系統(tǒng)智能控制單片機(jī)
1.引言
智能控制（intelligent controls）是指在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)。控制理論發(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀(jì)80年代以來，信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。
自1971年傅京孫教授提出“智能控制”概念以來，智能控制已經(jīng)從二元論（人工智能和控制論）發(fā)展到四元論（人工智能、模糊集理論、學(xué)運(yùn)籌和控制論），在取得豐碩研究和應(yīng)用成果的/ 7 同時，智能控制理論也得到不斷的發(fā)展和完善。智能控制是多學(xué)科交叉的學(xué)科，它的發(fā)展得益于人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等許多學(xué)科的發(fā)展，同時也促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。智能控制也是發(fā)展較快的新興學(xué)科，盡管其理論體系還遠(yuǎn)沒有經(jīng)典控制理論那樣成熟和完善，但智能控制理論和應(yīng)用研究所取得的成果顯示出其旺盛的生命力，受到相關(guān)研究和工程技術(shù)人員的關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，理論和技術(shù)也必將得到不斷的發(fā)展和完善。
本文就移動機(jī)器人其中一個小系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，體現(xiàn)出智能控制的特點(diǎn)：智能控制的核心在高層控制，即組織級；智能控制器具有非線性特性；智能控制具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；智能控制器具有總體自尋優(yōu)特性；智能控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足多樣性目標(biāo)的高性能要求；智能控制是一門邊緣交叉學(xué)科；智能控制是一個新興的研究領(lǐng)域。
2.測距系統(tǒng)的組成及工作原理
智能移動機(jī)器人的出現(xiàn)給人們的生活帶來越來越多的驚喜，要想機(jī)器人在移動過程中的路徑準(zhǔn)確,就必須將其安裝測距系統(tǒng)，以使其及時獲取距障礙物的信息(距離和方向),為了躲避障礙物,機(jī)器人的移動路徑要能做智能調(diào)整, 使其在二維空間中，在起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)已知的條件下，當(dāng)移動機(jī)器人避障成功后執(zhí)行規(guī)劃系統(tǒng)預(yù)先規(guī)劃的路徑，獲得較短的路徑長度并到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)為止。測距系統(tǒng)中涉及了超聲波和單片機(jī)。這里就超聲波和單片機(jī)作簡要介紹和選取型號。/ 7 科學(xué)家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為 20 ～ 20000Hz。當(dāng)聲波的振動頻率大于 20KHz 或小 于 20Hz 時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于 20000 赫茲的聲波稱為 “ 超聲波 ”。為什么測距系統(tǒng)中要用超聲波來測距，那是因?yàn)槲覀儥C(jī)器人獲取障礙物信息要它的距離和方向，而超聲波具有：a.超聲波在傳播時，方向性強(qiáng)，能量易于集中；b.超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離；c.超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)所以采用超聲波。
單片機(jī)就是我們經(jīng)常接觸的CPU，它可以處理許多指令，最初的8031單片機(jī)生產(chǎn)成本低，功能夠用所以當(dāng)時被很多產(chǎn)品所采用。研讀的這篇移動機(jī)器人采用了AT89S52單片機(jī)，AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)51系列單片機(jī)產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。
這篇文章針對移動機(jī)器人的在行駛過程中需要獲取障礙物距離和方向信息,設(shè)計(jì)了基于超聲波測距模塊URM37V3.2的測距系統(tǒng), 同時，在假設(shè)起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)位置已知的條件下，以遺傳算法對于模糊避障控制器進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)在三個障礙物環(huán)境最佳避障模糊控制器。/ 7 3.軟件設(shè)計(jì)和路徑規(guī)劃算法
原文是這么說的“單片機(jī)通過超聲波測距模塊U R M 3 7 V 3.2 要獲得正確的距離、角度信息，就必須按照URM37V3.2的通信協(xié)議進(jìn)行工作。啟動16位距離信息讀取命令的格式為0 x 2 2 + 度數(shù)+ N C + S U M ,其中N C 代表任意數(shù)據(jù)，SUM代表校驗(yàn)和,度數(shù)被測方位的角度信息，當(dāng)測量完畢以后URM37V3.2返回給單片機(jī)的數(shù)據(jù)格式為0x22+距離高+距離低+ S U M，S U M 代表校驗(yàn)和，如果檢驗(yàn)和正確,，經(jīng)過距離運(yùn)算子程序即可得到發(fā)送角度方位對應(yīng)的距離?！逼渲袦y距系統(tǒng)模塊化之后大大減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性，可以由多個子系統(tǒng)組成一個大系統(tǒng)。模塊的編程都采用和匯編語言，編程直接簡單，模塊通信接口多功能強(qiáng)大。
而路徑規(guī)劃則是采用了模糊規(guī)則與遺傳算法相結(jié)合，這個規(guī)則是這樣的移動機(jī)器人按照規(guī)劃系統(tǒng)所規(guī)定的路徑，向目標(biāo)點(diǎn)方向前進(jìn)，當(dāng)移動機(jī)器人遇到障礙物時，反饋系統(tǒng),即以遺傳算法設(shè)計(jì)的避障模糊控制器，復(fù)雜做避障運(yùn)動,等到避障成功后，繼續(xù)執(zhí)行規(guī)劃系統(tǒng)預(yù)先規(guī)劃的路徑，并到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)為止。遺傳算法通過調(diào)整避障模糊控制器的參數(shù)，包括模糊規(guī)則,模糊隸屬函數(shù)的低端參數(shù)、范圍，以及加入染色體遺傳基因，并由適應(yīng)度函數(shù)的計(jì)算，比較適應(yīng)度,搜索最佳染色體，并得到最佳避障模糊控制器。三個障礙物環(huán)境下以遺傳算法設(shè)計(jì)最佳避障模糊控制器的方法和步驟為：首先進(jìn)行遺傳算法參數(shù)編碼,得到調(diào)整參數(shù)。包括對輸入變量移動機(jī)器人前端到障礙物邊緣的距離Dco、移動機(jī)器人分別與障礙物及目標(biāo)點(diǎn)的角度差A(yù)e以及輸出變量移動機(jī)器人的轉(zhuǎn)角的隸屬函數(shù)底端參數(shù)，控制規(guī)則庫參數(shù)、基因算子參數(shù)進(jìn)行編碼。其中輸/ 7 入、輸出變量的隸屬函數(shù)底端每個變量取5個，三個變量共15個參數(shù)，控制規(guī)則庫參數(shù)取25條，基因算子參數(shù)分別為輸入變量Dco、輸入變量Ae以及輸出變量f 三個，所以調(diào)整參數(shù)共有43個，即為遺傳算法的染色體長度，圖1為染色體調(diào)整參數(shù)編碼圖。其次對路徑規(guī)劃定義適應(yīng)函數(shù)，本文的路徑規(guī)劃要求機(jī)器人不能碰撞到障礙物,并使得路徑越短越好，所以這個問題為路徑最短問題，路徑越短，其適應(yīng)度越高,被選擇的概率越大,定義的適應(yīng)函數(shù)如下：
fit = 100-(d + cob + cow)其中fit:適應(yīng)度 d:：總路徑
cob：碰撞到障礙物的系數(shù) cow：碰撞到墻的系數(shù)。
從適應(yīng)函數(shù)可以看出,總路徑長d越短時，適應(yīng)度就越大,越符合設(shè)計(jì)要求，碰撞到障礙物的系數(shù)cob和碰撞到墻的系數(shù)cow越小，適應(yīng)度就越大,越符合設(shè)計(jì)要求。將模擬參數(shù)定義為：
基因算子搜索范圍: dco[-10 10]、Sae [-10 10]、Stheta[0 100] 搜索數(shù)：15 種群大小：50 / 7 交配率：0.9 變異率：0.03 通過計(jì)算機(jī)對三個障礙物的環(huán)境下以遺傳算法設(shè)計(jì)避障模糊控制器進(jìn)行模擬，可以獲得三個障礙物環(huán)境的最佳避障模糊控制器，將未經(jīng)由遺傳算法最優(yōu)化的避障模糊控制器和經(jīng)由遺傳算法最優(yōu)化的最優(yōu)模糊避障控制器進(jìn)行模擬比較，設(shè)定障礙物環(huán)境為100×80單位長,障礙物邊界為墻,移動機(jī)器人的起始位置(xsi,ysi)=(10,10),目標(biāo)點(diǎn)位置為(xg,yg)=(90,70)，定義up為未最優(yōu)化的避障模糊控制器，op3為以三個障礙物環(huán)境為基礎(chǔ)的最優(yōu)避障模糊控制器。d為移動機(jī)器人由起始位置經(jīng)由避開障礙物，最后到達(dá)目標(biāo)所行駛的總路徑長度,通過計(jì)算機(jī)仿真可得，移動機(jī)器人采用未經(jīng)由遺傳算法最優(yōu)化的避障模糊控制器所行駛的路程d=118，采用經(jīng)由遺傳算法最優(yōu)化的最優(yōu)模糊避障控制器所行駛的路程d=114。
根據(jù)作者的設(shè)計(jì)思路我們可以看出通過操控URM37V3.2模塊可以很方便地獲得多方位的障礙物距離信息，在復(fù)雜的環(huán)境下以遺傳算法進(jìn)行模糊控制器的最優(yōu)化設(shè)計(jì),可以提高模糊控制器的適應(yīng)性，使其適應(yīng)不同的環(huán)境，使移動機(jī)器人由起始位置開始，能夠避免與障礙物發(fā)生撞墻的錯誤情形發(fā)生，并到達(dá)目標(biāo)點(diǎn),使移動機(jī)器人的行走的路徑為最短。/ 7 4.結(jié)束語
從上文可以看出智能控制的趨勢，其中人工智能為智能控制提供了機(jī)遇。自動控制理論發(fā)展到今天的智能控制，主要有三個階段：第一階段是以上世紀(jì) 40 年代興起的調(diào)節(jié)原理為標(biāo)志，稱為經(jīng)典控制理論階段；第二階段以 60 年 代興起的狀態(tài)空間法為標(biāo)志 , 稱為現(xiàn)代控制理論階段；第三階段則是 80 年代興起的智能控制理論階段。
近年來 , 智能控制技術(shù)在國內(nèi)外已有了較大的發(fā)展，己進(jìn)入工程化，實(shí)用化的階段。但作為一門新興的理論技術(shù)，它還處在一個發(fā)展時期。然而，隨著人工智能技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時期。/ 7
第二篇：智能避障機(jī)器人設(shè)計(jì)外文翻譯
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INTELLIGENT VEHICLE
Our society is awash in “machine intelligence” of various kinds.Over the last century, we have witnessed more and more of the “drudgery” of daily living being replaced by devices such as washing machines.One remaining area of both drudgery and danger, however, is the daily act ofdriving automobiles 1.2 million people were killed in traffic crashes in 2002, which was 2.1% of all globaldeaths and the 11th ranked cause of death.If this trend continues, an estimated 8.5 million people will be dying every year in road crashes by 2020.In fact, the U.S.Department of Transportation has estimated the overall societal cost of road crashes annually in the United States at greater than $230 billion.When hundreds or thousands of vehicles are sharing the same roads at the same time, leading to the all too familiar experience of congested traffic.Traffic congestion undermines our quality of life in the same way air pollution undermines public health.Around 1990, road transportation professionals began to apply them to traffic and road management.Thus was born the intelligent transportation system(ITS).Starting in the late 1990s, ITS systems were developed and deployed.In developed countries, travelers today have access to signifi-cant amounts of information about travel conditions, whether they are driving their own vehicle or riding on public transit systems.As the world energy crisis, and the war and the energy consumption of oil--and are full of energy, in one day, someday it will disappear without a trace.Oil is not in resources.So in oil consumption must be clean before finding a replacement.With the development of science and technology the progress of the society, people invented the electric car.Electric cars will become the most ideal of transportation.In the development of world each aspect is fruitful, especially with the automobile electronic technology and computer and rapid development of the information age.The electronic control technology in the car on a wide range of 1
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applications, the application of the electronic device, cars, and electronic technology not only to improve and enhance the quality and the traditional automobile electrical performance, but also improve the automobile fuel economy, performance, reliability and emissions purification.Widely used in automobile electronic products not only reduces the cost and reduce the complexity of the maintenance.From the fuel injection engine ignition devices, air control and emission control and fault diagnosis to the body auxiliary devices are generally used in electronic control technology, auto development mainly electromechanical integration.Widely used in automotive electronic control ignition system mainly electronic control fuel injection system, electronic control ignition system, electronic control automatic transmission, electronic control(ABS/ASR)control system, electronic control suspension system, electronic control power steering system, vehicle dynamic control system, the airbag systems, active belt system, electronic control system and the automatic air-conditioning and GPS navigation system etc.With the system response, the use function of quick car, high reliability, guarantees of engine power and reduce fuel consumption and emission regulations meet standards.The car is essential to modern traffic tools.And electric cars bring us infinite joy will give us the physical and mental relaxation.Take for example, automatic transmission in road, can not on the clutch, can achieve automatic shift and engine flameout, not so effective improve the driving convenience lighten the fatigue strength.Automatic transmission consists mainly of hydraulic torque converter, gear transmission, pump, hydraulic control system, electronic control system and oil cooling system, etc.The electronic control of suspension is mainly used to cushion the impact of the body and the road to reduce vibration that car getting smooth-going and stability.When the vehicle in the car when the road uneven road can according to automatically adjust the height.When the car ratio of height, low set to gas or oil cylinder filling or oil.If is opposite, gas or diarrhea.To ensure and improve the level of driving cars driving stability.Variable force power steering system can significantly change the driver for the work efficiency and the state, so widely used
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in electric cars.VDC to vehicle performance has important function it can according to the need of active braking to change the wheels of the car, car motions of state and optimum control performance, and increased automobile adhesion, controlling and stability.Besides these, appear beyond 4WS 4WD electric cars can greatly improve the performance of the value and ascending simultaneously.ABS braking distance is reduced and can keep turning skills effectively improve the stability of the directions simultaneously reduce tyre wear.The airbag appear in large programs protected the driver and passenger's safety, and greatly reduce automobile in collision of drivers and passengers in the buffer, to protect the safety of life.Intelligent electronic technology in the bus to promote safe driving and that the other functions.The realization of automatic driving through various sensors.Except some smart cars equipped with multiple outside sensors can fully perception of information and traffic facilities and to judge whether the vehicles and drivers in danger, has the independent pathfinding, navigation, avoid bump, no parking fees etc.Function.Effectively improve the safe transport of manipulation, reduce the pilot fatigue, improve passenger comfort.Of course battery electric vehicle is the key, the electric car battery mainly has: the use of lead-acid batteries, nickel cadmium battery, the battery, sodium sulfide sodium sulfide lithium battery, the battery, the battery, the flywheel zinc-air fuel cell and solar battery, the battery.In many kind of cells, the fuel cell is by far the most want to solve the problem of energy shortage car.Fuel cells have high pollution characteristics, different from other battery, the battery, need not only external constantly supply of fuel and electricity can continuously steadily.Fuel cell vehicles(FCEV)can be matched with the car engine performance and fuel economy and emission in the aspects of superior internal-combustion vehicles.Along with the computer and electronic product constantly upgrading electric car, open class in mature technology and perfected, that drive more safe, convenient and flexible, comfortable.Electric cars with traditional to compete in the market, the car will was electric cars and intelligent car replaced.This is the question that day
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after timing will come.ABS, GPS, and various new 4WD 4WS, electronic products and the modern era, excellent performance auto tacit understanding is tie-in, bring us unparalleled precision driving comfort and safety of driving.The hardware and software of the intelligent vehicle are designed based on AVR.This system could set the route in advance.The vehicle could communicate with the PC vianRF401 and could run safely with the help of ultra sound detection and infrared measuring circuit.Neural network self-study is used to improve the intelligence of the vehicle.The performance of servo systems will determine the property of the robot.Based on AVRseries MCU，the velocity servo system for driving motor is created in this paper，including a discrete PIregulator which will work out a PWM control signal with applying the skill of integral separation.The velocities of motors will be controlled real-time with the speed sampling frequency set for 2KHz by using the AVR-GCC compiler software development.Compared to the servo system development based on the 51 Series MCU，the system here has these advantages of simpler peripheral circuit and faster data processing.The experiments demonstrate that，the mobile robot runs stably and smoothly by the control of AVR units，and that the design proposal especially benefits the development of intelligent mobile robots，also can be widely used in the development of other smart devices and product lines.A new design of contest robot control system based on AVR Atmega8 was put forward.According to the character of contest robot , the main control unit , motor drive unit , sense detection unit and LCD display unit were introduced.Furthermore the servo driver system based on MCBL3006S , the line t racker sensor system and the obstacle avoidance sensor system were presented in detail.Finally the performance shows
that
the
control
system
is
open,simple,easy programming,intelligent and efficiency.Avoidance rules of intelligent vehicle obstacle are intro ducted.Through the collection of infrared sensor formation,the rules use diode D1 to launch and diode D2 to receive infrared signals.Infrared transmitter signal without a dedicated circuit
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comes directly from the MCU clock frequency, which not only simplifier the circuit and debugging, but also make the circuit stability and anti-jamming capability greatly enhanced.After the experimental verification,the system runs reliably meet the design requirements.A smart car control system of the path information identified based on CCD camera was introduced.The hardware structure and scheme were designed.The control strategy of s teering mechanism was presented.The smart car not only can identify the road precisely, but also have ant-interference performance, and small steady state error.This article designed smart car system,includes the aspects of the sensor information acquisition and processing, motor drive, control algorithm and control strategy etc.Using laser sensor to collect the road information which can feedback to the micro-controller control system,then making analytical processing combined with the software.With velocity feedback and PID control algorithms to control steering engine and the speed of smart car.Verified by actual operation, this method makes smart car travel stably and reliably，and its average speed to reach 2.6m /s, and get a satisfied results.By the aid of the professional know ledge of control, patter n recognition, sensor technology, aut omotive electronics, electricity, computer, machinery and so on, an intelligent vehicle system is designed with PID control algorithm,CCD detection system and HC9SDG128 MCU.Code Warrior IDE integrated development programming environment is taken as a basic softy are platform that can automatically deal with the traffic and image pro cessing, and then adjust the moving direction along the scheduled or bit by t he aid of a CCD camera.The system has many advantages, such as high reliability , high stability, good speed ability and scalability.Based on the research background of the Free-Scale smart car competition,a smart track following car is designed.In the car, the photo electricity sensor is used to check the path and obtain the information of racing road, and calculate the error
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between the car and the black line.The fuzzy control is used to control the velocity of the car.The experiments show that the smart car based on the fuzzy control has high accuracy on the judgment of the path, stability and velocity control.外文翻譯
智能車
我們的社會充斥著各種各樣的“機(jī)器智能“。在過去的世紀(jì)，我們目睹越來越多日常生活中的“苦差事“被機(jī)器設(shè)備解決，如洗衣機(jī)。
然而，一個既枯燥又危險的保留區(qū)域就是日常駕駛汽車。2002年，120萬人死于交通事故，這是所有全球2.1％死亡，死因排名第11。如果這種趨勢繼續(xù)下去，估計(jì)從2020年起每一年死于道路交通統(tǒng)（ITS）。20世紀(jì)90年代中后期開始，它的系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)和部署。在發(fā)達(dá)國事故的人將達(dá)到850萬人。事實(shí)上，美國交通部估計(jì)交通事故的整體社會成本每年超過2300億美元。
數(shù)百或數(shù)千輛車共享相同的道路時，就導(dǎo)致了大家都熟悉的交通擠塞。交通擠塞破壞了我們的生活質(zhì)量就像空氣污染損害公眾健康。1990年左右，公路運(yùn)輸?shù)膶I(yè)人士開始申請讓他們在交通和道路管理。于是誕生了智能交通系家，旅客今天能夠獲得旅行條件的信息，無論是駕駛自己的車或乘坐公共交通系統(tǒng)。
隨著世界能源危機(jī)的持續(xù)，以及戰(zhàn)爭和能源-----石油的消耗及汽車飽有量的增加，能源在一天一天下降，終有一天它會消失的無影無蹤。石油不是在生資源。所以必須在石油耗凈之前找到一種代替品。隨著科技的發(fā)展社會的進(jìn)步，有人發(fā)明了電動汽車。電動汽車將成為人們最為理想的交通工具。
世界在各各方面的發(fā)展都取得豐碩成果，尤其是隨著汽車電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)以及發(fā)展迅速的信息時代。電子控制技術(shù)在汽車上得到了廣泛應(yīng)用，汽車上應(yīng)用的電子裝置越來越豐富，電子技術(shù)不僅用來改善和提高傳統(tǒng)汽車電器的質(zhì)量和性能，而且還提高了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及廢氣排放的凈化性。汽車上廣泛使用電子產(chǎn)品不僅降低了成本，并且減少維護(hù)的復(fù)雜性。從發(fā)動機(jī)的燃油噴射點(diǎn)火裝置、進(jìn)氣控制、廢氣排放控制、故障自診斷到車身輔助裝置都普遍采用了電子控制技術(shù)，可以說今后汽車發(fā)展主要以機(jī)電一體化。汽車上廣泛采用的電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要有電子控制燃油噴射系統(tǒng)、電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)、電子控制自動變速器、電子控制防滑（ABS/ASR）控制系統(tǒng)、電子控制懸架系統(tǒng)、電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、主動安全帶系統(tǒng)、電子控制自動空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)還有GPS等。有了這些系
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統(tǒng)汽車響應(yīng)敏捷，使用功能強(qiáng)，可靠性高，既保證發(fā)動機(jī)動力又降低燃油的消耗，而且又滿足排放法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。
汽車是現(xiàn)代人必不可少的交通工具。而電動汽車給我們帶來無限樂趣外還能給我們勞累一天的身心得以放松。就拿自動變速器來說吧，汽車在行駛時，可以不踩離合器踏板，就可以實(shí)現(xiàn)自動換檔而發(fā)動機(jī)不會熄火，這樣有效的提高駕駛方便性減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度。自動變速器主要由液力變矩器、齒輪變速器、油泵、液壓控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、油冷卻系統(tǒng)等組成。電子控制的懸架主要是用來緩沖路面對車身的沖擊力以及減少振動保證汽車平順性和操縱穩(wěn)定性。當(dāng)汽車行駛在不平坦的道路時汽車能能根據(jù)底盤和路面高度自動調(diào)整。當(dāng)車高比設(shè)置的高度低時，就向氣室或油缸充氣或充油。如果是相反，就放氣或?yàn)a油。從而保證汽車的水平行駛，提高行駛穩(wěn)定性?？勺兞恿D(zhuǎn)向系統(tǒng)因能顯著改變駕駛員的工作效率和狀態(tài)，所以在電動汽車上廣泛使用。VDC對汽車性能有著至關(guān)重要的作用它能根據(jù)需要主動對車輪進(jìn)行制動來改變汽車的運(yùn)動狀態(tài)，使汽車達(dá)到最佳的行駛狀態(tài)和操縱性能，并增加了汽車的附著性，控制性和穩(wěn)定性。除了這些之外4WS、4WD的出現(xiàn)大大提高了電動汽車的價值與性能同步提升。ABS具有減少制動距離并能保持轉(zhuǎn)向操作能力有效提高行駛方向的穩(wěn)定性同時減少輪胎的磨損。安全氣囊的出現(xiàn)在很大程序上保護(hù)了駕駛員和乘客的安全，大大降低汽車在碰撞時對駕駛員和乘客的緩沖，以過到保護(hù)生命安全的目的。
智能電子技術(shù)在汽車上得以推廣使得汽車在安全行駛和其它功能更上一層樓。通過各種傳感器實(shí)現(xiàn)自動駕駛。除些之外智能汽車裝備有多種傳感器能充分感知交通設(shè)施及環(huán)境的信息并能隨時判斷車輛及駕駛員是否處于危險之中，具備自主尋路、導(dǎo)航、避撞、不停車收費(fèi)等功能。有效提高運(yùn)輸過程中的安全，減少駕駛員的操縱疲勞度，提高乘客的舒適度。當(dāng)然蓄電池是電動汽車的關(guān)鍵，電動汽車用的蓄電池主要有：鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鈉硫蓄電池、鈉硫蓄電池、鋰電池、鋅―空氣電池、飛輪電池、燃料電池和太陽能電池等。在諸多種電池中，燃料電池是迄今為止最有希望解決汽車能源短缺問題的動力源。燃料電池具有高效無污染的特性，不同于其他蓄電池，其不需要充電，只要外部不斷地供給燃料，就能連續(xù)穩(wěn)定地發(fā)電。燃料電池汽車(FCEV)具有可與內(nèi)燃機(jī)汽車媲美的動力性能，在排放、燃油經(jīng)濟(jì)性方面明顯優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)車輛。
外文翻譯
隨著計(jì)算機(jī)和電子產(chǎn)品不斷開級換代，電動汽車技術(shù)也在日趨成熟與完善，使得駕駛更安全、方便、靈活、舒適。電動汽車真正能夠與傳統(tǒng)的燃油汽車相競爭，今后汽車市場終會被電動汽車和智能汽車所取代。這只是時間性的問題這一天終究會來到的。ABS、GPS、4WS、4WD以及各種新時代的電子產(chǎn)品與現(xiàn)代高性能汽車默契組合、絕妙搭配，帶給我們無與倫比的精準(zhǔn)駕駛舒適性和行駛安全性。
以AVR 單片機(jī)為核心, 提出了一種智能探測小車的軟硬件設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)可以預(yù)先設(shè)定小車的行走路線, 能夠?qū)崿F(xiàn)小車與計(jì)算機(jī)之間的無線通訊, 通過超聲測物和紅外測障電路使小車安全行走。另外, 系統(tǒng)通過JTAG 接口在線調(diào)試程序。軟件設(shè)計(jì)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí), 大大增強(qiáng)了小車的智能化.執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)性能將決定機(jī)器人的性能?；贏VR 系列單片機(jī)，并應(yīng)用積分分離技術(shù)，設(shè)計(jì)離散PI 調(diào)節(jié)器，輸出PWM 控制信號，建立驅(qū)動電機(jī)的速度伺服控制系統(tǒng)。使用AVR － GCC 編譯軟件開發(fā)伺服系統(tǒng)軟件，設(shè)定速度采樣頻率為2KHz，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度的實(shí)時控制。與基于51 系列單片機(jī)開發(fā)的伺服系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)所需的外圍電路更簡單，數(shù)據(jù)處理速度更快。實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人響應(yīng)快速，移動平穩(wěn)。該伺服系統(tǒng)的開發(fā)尤其適用于智能移動機(jī)器人，還可以廣泛應(yīng)用于其它智能設(shè)備和生產(chǎn)線。
提出了一種基于AVR 單片機(jī)Atmega8 為核心控制器的比賽機(jī)器人控制系統(tǒng),通過比賽機(jī)器人的特征分析,闡述了構(gòu)成控制系統(tǒng)所需的主控單元、電機(jī)驅(qū)動單元、傳感檢測單元及LCD 顯示單元,其中詳細(xì)分析了以MCBL3006S 為核心的伺服電機(jī)驅(qū)動單元,以及關(guān)系比賽機(jī)器人基本功能實(shí)現(xiàn)的循線傳感系統(tǒng)及避障傳感系統(tǒng),并給出部分程序。最后通過實(shí)踐表明,該控制系統(tǒng)開放性好、結(jié)構(gòu)簡單、編程容易、智能并高效。
智能車的避障規(guī)則，通過對紅外傳感器的信息進(jìn)行采集,使用二極管D1 發(fā)射紅外線，二極管D2 接收紅外信號。紅外線發(fā)射部分不設(shè)專門的信號發(fā)生電路，直接從單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時鐘頻率，既簡化了線路和調(diào)試工作，又能使電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大加強(qiáng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
介紹一種基于CCD 攝像頭的路徑識別的智能車控制系統(tǒng), 設(shè)計(jì)了硬件結(jié)構(gòu)與方案, 提出了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的控制策略, 該智能車能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)自主尋跡, 具備抗干擾性極強(qiáng), 穩(wěn)態(tài)誤差小等特點(diǎn)。
外文翻譯
智能車系統(tǒng)，包括傳感器信息采集與處理、電機(jī)驅(qū)動、控制算法及控制策略等方面。采用激光傳感器采集道路信息并反饋給單片機(jī)控制系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行相關(guān)分析處理，通過速度反饋和PID 算法控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向和智能車速度。通過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，本方法使智能車運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,其平均速度達(dá)到2.6m/s，得到比較理想的效果。
為了綜合利用控制、模式識別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等專業(yè)領(lǐng)域知識, 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個基于PID 控制算法, CCD 檢測系統(tǒng), 并采用H C9SDG128 單片機(jī)作為主控芯片的智能車系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用Codewar rio r IDE 集成開發(fā)環(huán)境作為程序設(shè)計(jì)的基本軟件平臺, 能利用攝像頭自動識別路況, 進(jìn)行圖像處理, 進(jìn)而調(diào)整方向沿預(yù)定軌道前行, 具有很強(qiáng)的可靠性、穩(wěn)定性、快速性、擴(kuò)展性。
以“飛思卡爾”杯智能車大賽為研究背景，開發(fā)了一種智能循跡小車。該小車采用光電傳感器檢測路徑，獲得賽道信息，求出小車與黑線間的偏差，采用模糊控制對小車的速度進(jìn)行控制，使小車能夠自動跟隨直道和彎道。實(shí)踐表明，采用模糊控制的智能小車在路徑識別的精準(zhǔn)度，穩(wěn)定性，及速度控制上具有明顯優(yōu)勢。
第三篇：智能避障小車試驗(yàn)報告與總結(jié)
智能避障小車試驗(yàn)報告與
總結(jié)
專業(yè)班級：12自動化-3 姓 名：李昆倫 學(xué) 號：1216306058
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺需要通過大量的運(yùn)算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動聚焦。但CCD傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實(shí)用有效的方法。
STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。我們采用的就是STC12C5A60S2這種單片機(jī)。
避障系統(tǒng)可以采用反射式光電開關(guān)或者超聲波傳感器對前方的障礙物進(jìn)行檢測，前者結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用方便靈活，但不能獲知障礙物與小車間的具體距離；后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可以測得障礙物與小車間的直線距離。本系統(tǒng)采用反射式光電開關(guān)E3F-DS10C4來檢測障礙物。E3F-DS10C4是漫反射式光電開關(guān)，NPN三線輸出方式，三線分別為電源線、輸出線、地線。它的靈敏度也可以調(diào)節(jié)，檢測距離比較遠(yuǎn)，可以達(dá)到20cm。
紅外發(fā)射管，發(fā)射50hz調(diào)制的38k信號。當(dāng)遇到障礙物時，發(fā)生漫反射，紅外接收頭接收到這一信號時，輸出端輸出50hz的信號。判斷這一信號，即可判斷，遇到了障礙物。
避障傳感器基本原理，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒有障礙物，發(fā)射出去紅外線，因?yàn)閭鞑ゾ嚯x越遠(yuǎn)而逐漸減弱，最后消失，或者反射回來的光很弱時，輸出端呈低電平光電開關(guān)的檢測不受外界干擾。如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達(dá)傳感器接收頭，則輸出端呈高電平。傳感器檢測到這一信號，就可以確認(rèn)正前方有障礙物，并送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行一系列的處理分析，協(xié)調(diào)小車兩輪工作。紅外避障基本原理大致就是如此。
利用紅外傳感器進(jìn)行“前進(jìn)-倒退-轉(zhuǎn)向”避障，在車的頭部安裝光電開關(guān)小車采用左右輪分別驅(qū)動小車進(jìn)入障礙區(qū)后，在距離障礙物10cm到20cm的地方就可以檢測到前面有障礙物（改變光電開關(guān)的靈敏度可改變最遠(yuǎn)檢測距離），然后小車剎車停止，并調(diào)整角度，車頭右偏一個角度，其方法是小車在前進(jìn)制動過程中，先制動右輪，這樣左輪轉(zhuǎn)動快，使小車右轉(zhuǎn)，并制動停止，隨后小車加速后退，然后制動，在制動過程中，先制動右輪，左邊快而使車頭左偏，小車再前進(jìn)，檢測前方是否有障礙物。如此循環(huán)，就可以繞開障礙物。前進(jìn)停止和后退停止之間的距離約為30cm，只要小車前進(jìn)時剎車行程小于傳感器檢測到障礙物的最大距離，就可以肯定小車車頭碰不到障礙物。調(diào)整適當(dāng)?shù)膭x車行程和傳感器的靈敏度，便可實(shí)現(xiàn)這個條件。單片機(jī)電路：
電機(jī)驅(qū)動電路：
電源電路：
紅外傳感電路:
之后附上小車實(shí)物照片： 采用二輪驅(qū)動，后面一個萬向輪方便轉(zhuǎn)向，減少阻力。電源采用3.7v鋰電池供電。
至于程序輸入，如圖電源指示燈旁邊有個插口，可以連接數(shù)據(jù)線，安裝的驅(qū)動是PL2303Vista_Installer，燒寫軟件我采用的是stc-isp-15xx-v6.67D，至于程序則是在同學(xué)們的幫助下參考網(wǎng)上的改編的。程序有如下：
#include“STC12C5A60S2.h” #include
void delay(unsigned int n){ unsigned char i, j,k;for(k=0;k<=n;k++){ _nop_();_nop_();i = 20;j = 10;do {
while(--j);} while(--i);} } void beep(void){ unsigned char i;for(i=0;i<3;i++){ BUZZ=~BUZZ;delay(10);} BUZZ=1;} void gogogo(void){ IN1=1;IN2=0;IN3=1;IN4=0;} void backbackback(void){ IN1=0;IN2=1;IN3=0;IN4=1;} void stop(void){ IN1=0;IN2=0;IN3=0;IN4=0;} void turnleft(void){ IN1=0;IN2=1;IN3=1;IN4=0;} void turnright(void){ IN1=1;IN2=0;IN3=0;IN4=1;} void main(void){ while(1){ if(bleft==0&&bright==1){ turnright();delay(3);stop();delay(3);} if(bleft==1&&bright==0){ turnleft();delay(3);stop();delay(3);} if(bleft==0&&bright==0){ gogogo();delay(3);stop();delay(3);} if(bleft==1&&bright==1){ turnright();delay(3);stop();delay(3);} } } 在焊接過程中，也出線了很多錯誤，再嚴(yán)重的一次是單片機(jī)底座引腳有一個沒有焊好，然后用萬用表連接了多次才發(fā)現(xiàn)，然后用一根小鐵絲從下面穿上去再用錫焊牢固。特別要注意的是色環(huán)電阻的識別計(jì)算方法，在這就不詳細(xì)介紹了。最難的莫過于程序的調(diào)試和小車的機(jī)械方面布局幾輪驅(qū)動一類的問題。總之，通過這次動手制作小車，我從中也學(xué)到了很多平時不知道的東西。以后有機(jī)會，會繼續(xù)加強(qiáng)這方面的動手學(xué)習(xí)能力。
第四篇：自動避障小車技術(shù)報告2
自動避障小車
技術(shù)報告
學(xué)
校：樂山師范學(xué)院成員：鄭素仙
朱平
吳志 指導(dǎo)老師：張九華
前言
設(shè)計(jì)背景：在科學(xué)探索和緊急搶險中經(jīng)常會遇到對與一些危險或人類不能直接到達(dá)的地域的探測，這些就需要用機(jī)器人來完成。而在機(jī)器人在復(fù)雜地形中行進(jìn)時自動避障是一項(xiàng)必不可少也是最基本的功能。因此，自動避障系統(tǒng)的研發(fā)就應(yīng)運(yùn)而生。
我們的自動避障小車就是基于這一系統(tǒng)開發(fā)而成的。隨著科技的發(fā)展，對于未知空間和人類所不能直接到達(dá)的地域的探索逐步成為熱門，這就使機(jī)器人的自動避障有了重大的意義。我們的自動避障小車就是自動避障機(jī)器人中的一類。自動避障小車可以作為地域探索機(jī)器人和緊急搶險機(jī)器人的運(yùn)動系統(tǒng)，讓機(jī)器人在行進(jìn)中自動避過障礙物。
目錄
一、設(shè)計(jì)目標(biāo)：.........................................................4
二、方案設(shè)計(jì)：.........................................................4
2.1直流調(diào)速系統(tǒng).................................................4 2.2檢測系統(tǒng).....................................................5 三 硬件設(shè)計(jì).............................................................6 3.1、SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng).....................................6
3.1.1．SPCE061A時鐘電路...........................................................................................8
3.1.2．PLL鎖相環(huán)...........................................................................................................9 3.1.3．看門狗Watchdog..................................................................................................9 3.1.4．低電壓復(fù)位（LVR）.........................................................................................10 3.1.5．I/O端口..............................................................................................................10 3.1.6．時基與定時器.....................................................................................................11 3.1.7．SPCE061A的定時器/計(jì)數(shù)器............................................................................11 3.1.8．ADC、DAC........................................................................................................12 3.2、超聲波傳感器..............................................12 四 軟件設(shè)計(jì)...........................................................16 4.1軟件設(shè)計(jì)各模塊..............................................16 4.2速度控制....................................................17 4.3障礙物檢測..................................................17 4.4看門狗......................................................17 4.5基頻中斷....................................................18 4.6程序設(shè)計(jì)流程圖..............................................19 五：測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果分析及結(jié)論.......................................19 程序附錄...............................................................21 1．主程序：....................................................21 2．中斷程序....................................................24
3、測距程序....................................................28
一、設(shè)計(jì)目標(biāo)：
1.小車從無障礙地區(qū)啟動前進(jìn)，感應(yīng)前進(jìn)路線上的障礙物后，能自動避開障礙物。
2.根據(jù)障礙物的位置選擇下一步行進(jìn)方向，選擇左拐還是右拐，若障礙物在左邊則自動右拐，若障礙物在右邊則左拐，若障礙物在正前方可任意選擇左拐或者是右拐，以達(dá)到避開障礙物的目的。
3.通過利用單片機(jī)內(nèi)時鐘源的控制設(shè)定左拐和右拐的時間，從而能持續(xù)前進(jìn)。
4.為達(dá)到速度的可控性，需設(shè)置兩個獨(dú)立按鍵對小車進(jìn)行控速。
二、方案設(shè)計(jì)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)行狀況的實(shí)時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的智能控制。
這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。
2.1直流調(diào)速系統(tǒng)
采用脈寬調(diào)速系統(tǒng)
脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡稱PWM變換器。
脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。為順利實(shí)現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設(shè)計(jì)采用了可逆PWM變換器。可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、T型等類型。我們在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。如附錄一：
2.2檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)紅外傳感器，超聲波傳感，光電傳感器對車的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時測量，即利用這種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進(jìn)行測量。行車開始、結(jié)束及超聲波檢測：
在車的開始和結(jié)束階段，都是用紅外式的光電傳感器，當(dāng)按下此光電開頭，小車就開始行駛，在完成任務(wù)后，再按下此開關(guān)，小車就停止前進(jìn)。在前進(jìn)的過程中不斷的發(fā)送超聲波，并對接到的進(jìn)行處理計(jì)算。如果處理得到的結(jié)果是發(fā)現(xiàn)前面的障礙時，再行進(jìn)一次距離的處理，當(dāng)距離小是40CM時，讓小車倒退一段時間，再進(jìn)行避障處理，如果距離大于40CM，就直接進(jìn)避障處理。
三 硬件設(shè)計(jì)
3.1、SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)
我們用的是凌陽的SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)其概述如下： SPCE061A 是繼μ’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。因此，與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。
性能
16位μ’nSP?微處理器；
工作電壓(CPU)VDD為2.4~3.6V(I/O)VDDH為2.4~5.5V ；
CPU時鐘：0.32MHz~49.152MHz ；
內(nèi)置2K字SRAM；
內(nèi)置32K FLASH；
可編程音頻處理；
晶體振蕩器;
系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2μA@3.6V；
2個16位可編程定時器/計(jì)數(shù)器(可自動預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；
2個10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；
32位通用可編程輸入/輸出端口；
14個中斷源可來自定時器A / B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；
具備觸鍵喚醒的功能；
使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；
鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；
32768Hz實(shí)時時鐘；
7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；
聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)功能；
具備串行設(shè)備接口；
具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；
內(nèi)置在線仿真電路ICE（In-Circuit Emulator）接口；
具有保密能力；
具有WatchDog功能；
16位μ’nSP?微處理器硬件結(jié)構(gòu)圖
ICE_ENICE_SCKICE_SDA16位微控制器u'nSPFLASH雙16位定時器/計(jì)數(shù)器時基中斷控制+ICERAMVCPXI/RXO鎖相環(huán)振蕩器CPU時鐘實(shí)時時鐘7通道10位ADC單通道ADC+AGCMIC_IN低電壓監(jiān)測/低電壓復(fù)位Watchdog串行異步通訊接口IOB7（RXD）IOB10（TXD）雙通道10位DAC串行輸入輸出接口IOB0(SCK)IOB1(SDA)AUD1AUD232管腳通用輸入輸出端口IOA150 3.1.1．SPCE061A時鐘電路
SPCE061A時鐘電路采用晶體振蕩器。下圖為SPCE061A時鐘電路的接線圖。外接晶振采用32768Hz。
3.1.2．PLL鎖相環(huán)
PLL電路的作用是將系統(tǒng)提供的實(shí)時時鐘的基頻(32768Hz)進(jìn)行倍頻，輸出系統(tǒng)時鐘Fosc
32768Hz晶振鎖相環(huán)（PLL）系統(tǒng)時鐘發(fā)生器頻率：20.48M,24.576M,32.768M,40.96M,49.152Mb7b6b5Fosc(默認(rèn)值24.576MHz)系統(tǒng)時鐘選頻P_SystemClock單元的第7,6,5位
3.1.3．看門狗Watchdog SPCE061A的清狗周期為0.75S；清看門狗操作寄存器：P_Watchdog_Clear(0x7012H)清狗操作：在每個0.75S的清狗周期里P_Watchdog_Clear寫入0x0001。
3.1.4．低電壓復(fù)位（LVR）
通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)存各寄存器的值變?yōu)槌跏嫉牟僮鞣Q為復(fù)位。SPCE061A的復(fù)位方式為低電壓復(fù)位。
3.1.5．I/O端口 OA口：
IOA0~IOA6：7路普通AD輸入端口，IOA0~IOA7：觸鍵喚醒功能
IOB口：
外部中斷輸入，串行接口、PWM輸出等復(fù)用端口
3.1.6．時基與定時器
時基信號可提供常用的、現(xiàn)成的頻率信號，完成部分定時器的功能
時間基準(zhǔn)信號部分時基選頻時基中斷32768Hz RTCPLL倍頻定時器/計(jì)數(shù)器Fosc時鐘源 3.1.7．SPCE061A的定時器/計(jì)數(shù)器
遞增計(jì)數(shù)方式，自動重載定時器/計(jì)數(shù)器初始值，輸出4位可調(diào)脈寬比PWM信號，溢出頻率/2的方波輸出，多種時鐘源 11
輸入。
3.1.8．ADC、DAC SPCE061A的特色是其強(qiáng)大靈活的語音功能；而單片機(jī)對語音處理的支持，除了其處理能力外，還有片內(nèi)集成的ADC、DAC；特別是集成有AGC電路的MIC通道。ADC轉(zhuǎn)換過程：
啟動自動方式 RDY=0SAR = 10 0000 0000BDAC0輸出Vdac0與Vin逐次比較比較結(jié)束，RDY=1結(jié)果存入結(jié)果寄存器等待讀取結(jié)果寄存器
3.2、超聲波傳感器
1．基本特性與參數(shù)指標(biāo)
超聲波傳感器諧振頻率：40KHz； 模組傳感器工作電壓：4.5V~9V 模組接口電壓：4.5V~5.5V 2．主要功能
三種測距模式選擇跳線J1（短距、中距、可調(diào)距）：
短距：20cm~100cm左右（根據(jù)被測物表面材料決定），精度1cm；
中距：70cm~400cm左右（根據(jù)被測物表面材料決定）； 可調(diào)：范圍由可調(diào)節(jié)參數(shù)確定，當(dāng)調(diào)節(jié)在合適的值時，最遠(yuǎn)測距700cm左右； 3．結(jié)構(gòu)示意圖
一般應(yīng)用時，只需要用兩條10PIN排線把J5與SPCE061A的IOB口低八位連接，J4與IOB口高八位連接，同時設(shè)置好J1、J2跳線就完成硬件的連接了。不同測距模式的選擇只需改變測距模式跳線J1的連接方法即可。模組工作的性能與被測物表面材料有很大關(guān)系，如毛料、布料對超聲波的反射率很小，會嚴(yán)重影響測量結(jié)果 實(shí)物圖： 13
J1為選擇工作模式，J2選擇電源接口 4．電路原理圖介紹：
超聲波諧振頻率調(diào)理電路
由單片機(jī)產(chǎn)生40KHz的方波，并通過模組接口（J4）送到模組的CD4049，而后面的CD4049則對40KHz頻率信號進(jìn)行調(diào)理，以使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振。
超聲波回波接收處理電路
超聲波接收處理部分電路前級采用NE5532構(gòu)成10000倍放大器，對接收信號進(jìn)行放大；后級采用LM311比較器對接收信號進(jìn)行調(diào)整，比較電壓為LM311的3管腳的輸入，可由J1跳線選擇不同的比較電壓以選擇不同的測距模式。
測距程序流程圖
超聲波測距的功能函數(shù)流程圖如圖。用戶只需進(jìn)行六次測距操作，這六次的測量結(jié)果需要經(jīng)過處理后才可得到最終的測距返回值，然后將返回值化成距離。
四
軟件設(shè)計(jì)
4.1軟件設(shè)計(jì)各模塊
void RunTime2Hz(void);設(shè)置2HZ基頻中斷向量函數(shù)。
void OffTime2Hz(void);清2HZ基頻中斷向量函數(shù)。void Clear_WatchDog(void);清看門狗函數(shù)
unsigned int SP_GetCh(void);取鍵值函數(shù) void delay2s(int timer)可調(diào)的延遲函數(shù)
4.2速度控制
速度控制用TIMERA的PWM輸出控制，當(dāng)它前進(jìn)時設(shè)PWM為12/16，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時設(shè)為8/16。其代碼為：*P_TimerA_Ctrl=0x0333;*P_TimerA_Data=0xff9f;
4.3障礙物檢測
用TIMERB的TONT輸出給超聲波提供出射頻率，并給它延遲一段時間，發(fā)射完時，清TIMERB，讓它工作在計(jì)時方式，當(dāng)計(jì)到10000時！沒有收到回波，則說明前在無障礙。如果有收到回波則說明有障礙。
4.4看門狗
看門狗只要一定時間給其喂狗，就可以保證程序不會跑飛，跑飛就會自動復(fù)位。其代碼就只有一句： *P_Watchdog_Clear = 0x0001;
4.5基頻中斷
采用2HZ的基頻中斷，實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制；一次中斷，中斷時間為0。5S，其代碼如下：
[P_INT_Ctrl] = r1;
INT IRQ;
//開中斷
4.6程序設(shè)計(jì)流程圖
五：測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果分析及結(jié)論
測試方法與儀器： 1.測試儀器
測試儀器包括數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器、直流穩(wěn)壓電源等。
2.測試方法
數(shù)字萬用表主要用來測試各個IO口的狀態(tài)；
信號發(fā)生器與示波器用于測試超聲波傳感器信號的接收與傳輸；
試驗(yàn)測試能不能完成固定避障。
結(jié)論：
經(jīng)過了我們的努力，我們基本上能完上避障的功能！當(dāng)然我們之后還有很長的路要走，在之后我們會自己做一個最小系統(tǒng)，此次我們更側(cè)重于軟件方面的設(shè)計(jì)。同時我們還要設(shè)計(jì)更多的外圍電路，實(shí)現(xiàn)更多的功能。其中包括：紅外光電檢測用來檢測旁邊的物體；還有紅外遙控器，用來控制小車的運(yùn)行與停止；再加一個顯示器，用來顯示路程和時間等等。
附錄一：
程序附錄：
程序設(shè)計(jì)中包括：主程序，測距程序，中斷程序組成；
1．主程序：
#include “SPCE061A.h” #include “ceju.h”
unsigned char INTflag;
//定時標(biāo)識
unsigned int sum;
//2hz 計(jì)數(shù)器
1次為0。5秒 void RunTime2Hz(void);void OffTime2Hz(void);void Clear_WatchDog(void);void delay2s(int timer)
//設(shè)置基頻為2HZ的中斷，就是一次定時0。5S {
sum=timer;RunTime2Hz();
//運(yùn)行中斷
while(!INTflag)
{
Clear_WatchDog();//清看門狗
}
INTflag = 0;
OffTime2Hz();
//結(jié)束中斷
} void delay2s(int timer);int main(void){ unsigned int Back_data;
*P_IOB_Dir=0x1f00;
IOB,IOB8~12同向輸出
*P_IOB_Attrib=0x1f00;*P_IOB_Data=0x0000;INTflag = 0;Clear_WatchDog();
while(1){
*P_TimerA_Ctrl=0x0373;
*P_TimerA_Data=0xff9f;
這14/16
Back_data = measure_Times(0);if(Back_data==0)
//裝距離 //
初
始
化
//清看門狗
//設(shè)前進(jìn)PWM
//測距
//判斷是否為0，為0則為前進(jìn)
{
*P_TimerA_Ctrl=0x0373;
*P_TimerA_Data=0xff9f;
}
else if(Back_data<=40)
40CM，小于則進(jìn)行倒車
{
*P_TimerA_Ctrl=0x006;
*P_IOB_Data=0x1000;
delay2s(0);
*P_IOB_Data=0x0100;
delay2s(3);
}
else if(Back_data<=100)
1M，小于則進(jìn)行避障
{
*P_TimerA_Ctrl=0x0333;
*P_IOB_Data=0x0400;
delay2s(1);
*P_IOB_Data=0x0800;
delay2s(1);
//判斷是否小于
//倒車
//前進(jìn) //判斷是否小于//左轉(zhuǎn)
//右轉(zhuǎn) 23
*P_IOB_Data=0x0400;
//左轉(zhuǎn)
delay2s(1);*P_TimerA_Ctrl=0x006;
//停止PWM運(yùn)行
*P_IOB_Data=0x0000;
//停車
while(1)
{;}
}
else
Clear_WatchDog();
}
}
2．中斷程序： #include “SPCE061A.h” #include “ceju.h”
void IRQ3(void)__attribute__((ISR));
void IRQ3(void){ *P_INT_Clear = 0x0100;
//
//IRQ中斷服務(wù)程序 24
EXT1_IRQ_ult();
//調(diào)用超聲波測距的外部中斷服務(wù)程序 }
.TEXT.include SPCE061A.inc;.external _sum;.external _INTflag;.public _IRQ5;_IRQ5:
push r1,r4 to [sp];
r1 =0x0008;
test r1,[P_INT_Ctrl];
jnz L_4Hz;
r1 = 0x0004;
[P_INT_Clear] = r1;
r1 = [_sum]
r1 += 1;
//定時3秒的中斷程序
// Timer A FIQ entrence
//清中斷
//取時基信號量
cmp r1,4;
je loop0;
[_sum]=r1
//保存時基信號量
pop r1,r4 from [sp];
reti;
loop0:
r1 = 0x0001;
[_INTflag] = r1;
r1 = 0
[_sum] = r1 pop r1,r4 from [sp];
reti;
L_4Hz:
r1 = 0x0008;
[P_INT_Clear] = r1;
pop r1,r4 from [sp];reti;
//設(shè)置中斷標(biāo)識
//清中斷 26
.external _sum;.include SPCE061A.inc;.CODE.public _Clear_WatchDog;_Clear_WatchDog:.PROC
R1=0x0001;
[P_Watchdog_Clear]=R1;
//清看門狗
retf;.ENDP
.public _RunTime2Hz;//初始化中斷為2HZ定時中斷源_RunTime2Hz:
.proc r1 = 0x0004;
[P_INT_Ctrl] = r1;
INT IRQ;
//開中斷
retf.endp;
.public _OffTime2Hz;_OffTime2Hz:.proc
r1 = [P_INT_Ctrl]
r1 &= 0xfffb;
[P_INT_Ctrl] = r1;
r1 = 0x0000
[_sum] = r1;
retf;.endp;
3、測距程序
#include “SPCE061A.h” #define LONG_SEND_TIMER 40KHz信號發(fā)射時長
#define LONG_SEND_TIMER2 測距時的40KHz信號發(fā)射時長#define LONG_WAIT_DELAY 的防余波干擾延時時長
#define LONG_WAIT_DELAY2 測距時的防余波干擾延時時長
1000 3000
600 1500
//中距測距時的//中距測距的補(bǔ)充
//中距測距
//中距測距的補(bǔ)充
#define LONG_RES_ADD 補(bǔ)償值
0x00B0 //中距測距的結(jié)果#define LONG_RES_ADD2 充測距時的結(jié)果補(bǔ)償值
#define LOW_SEND_TIMER 40KHz信號發(fā)射時長 #define LOW_SEND_TIMER2
0x0220 //中距測距的補(bǔ)
250
//短距測距時的 1000 //短距測距的補(bǔ)充測距時的40KHz信號發(fā)射時長 #define LOW_WAIT_DELAY 余波干擾延時時長
#define LOW_WAIT_DELAY2
400
//短距測距
180
//短距測距的防的補(bǔ)充測距時的防余波干擾延時時長 #define LOW_RES_ADD 果補(bǔ)償值
#define LOW_RES_ADD2 測距時的結(jié)果補(bǔ)償值
unsigned int Counter_buf;
//超聲波測距當(dāng)中，用于0x00B0
//短距測距的補(bǔ)充
0x0034
//短距測距的結(jié)保存TimerB計(jì)數(shù)的變量，相當(dāng)于時長 unsigned int EXT1_IRQ_flag=0;
//外部中斷標(biāo)志變量，用于EXT1的IRQ中斷程序和測距程序同步
void Delay_ult(unsigned int timers){ unsigned int i;for(i=0;i __asm(“nop”);} } unsigned int Resoult_ult(unsigned int Counter){ unsigned int uiTemp;unsigned long ulTemp;ulTemp =(unsigned long)Counter*33500;度，以厘米為單位 ulTemp = ulTemp/196608; ulTemp = ulTemp>>1; //除二 uiTemp =(unsigned int)ulTemp;return uiTemp;} unsigned int measure2_ult(unsigned int type);unsigned int measure_ult(unsigned int type) 聲波測距模組的測距程序，完成一次測距 //計(jì)算距離 //*以聲音的速 // 超30 { unsigned int Exit_flag = 1;unsigned int uiTemp;unsigned int uiResoult;unsigned int uiSend_Timer,uiWait_Timer,uiRes_Add;unsigned int uiSystem_Clock;uiSystem_Clock = *P_SystemClock;//將當(dāng)前的系統(tǒng)時鐘設(shè)置暫時保存起來 *P_SystemClock = 0x0088; //將系統(tǒng)時鐘設(shè)置為49MHz，分頻比為1，強(qiáng)振模式 if(type) //根據(jù)type即測距類型，選擇不同的測距參數(shù) { } else { uiSend_Timer = LOW_SEND_TIMER;uiWait_Timer = LOW_WAIT_DELAY;uiRes_Add = LOW_RES_ADD; uiSend_Timer = LONG_SEND_TIMER;uiWait_Timer = LONG_WAIT_DELAY;uiRes_Add = LONG_RES_ADD; } *P_TimerB_Data = 0xfed2;*P_TimerB_Ctrl = 0x03c0; //發(fā)40KHz的信號觸發(fā)超聲波傳感器 率 while(*P_TimerB_Data //TrB 工作在192KHz頻 //等待發(fā)送 //關(guān)定時器B 再打開TimerA的計(jì)數(shù)（來源于EXT1） 斷 *P_INT_Ctrl = *P_INT_Ctrl_New|0x0100;*P_INT_Clear = 0xffff;__asm(“IRQ ON”); //清除中斷發(fā)生標(biāo)志 //打開總中斷使能 //TimerA的溢出中斷{ } *P_INT_Clear = 0x0100; //開中斷前先清中 //以避開余波的干擾 *P_Watchdog_Clear = 0x0001;EXT1_IRQ_flag = 0;的標(biāo)志變量置0 while(Exit_flag) { if(EXT1_IRQ_flag==1) //當(dāng)該變量在timerA的FIQ中斷中被置1時表示接收到了回波 { Exit_flag = 0; //退出標(biāo)示 Counter_buf = Counter_buf+uiRes_Add;//計(jì)數(shù)值加上一定的調(diào)整數(shù)據(jù) uiResoult = Resoult_ult(Counter_buf);//對計(jì)數(shù)值進(jìn)行處理，得出距離值 } if(*P_TimerB_Data>10000) //如計(jì)數(shù)值大于10000，表示超時 { Exit_flag = 0; uiResoult = measure2_ult(type);//再進(jìn)行一次補(bǔ)充的測距，將會加長40KHz信號發(fā)射的量 } } *P_TimerB_Ctrl = 0x0006;//停止定時器B uiTemp = *P_TimerB_Data;*P_Watchdog_Clear = 0x0001;*P_INT_Ctrl = *P_INT_Ctrl_New&(~0x0100);//關(guān)掉外部 中斷 置 } void EXT1_IRQ_ult(void) //超聲波測距模組的測距程序的EXT1中斷服務(wù)程序 { Counter_buf = *P_TimerB_Data;*P_TimerB_Ctrl = 0x0006; return uiResoult;__asm(“IRQ OFF”); *P_SystemClock = uiSystem_Clock;//恢復(fù)系統(tǒng)時鐘的設(shè) //關(guān)掉總中斷 *P_INT_Ctrl = *P_INT_Ctrl_New&(~0x0100);//關(guān)掉外部中斷 *P_INT_Clear = 0xffff;EXT1_IRQ_flag = 1; //清除中斷發(fā)生標(biāo)志 //通知測距程序，外部中斷已發(fā)生 } unsigned int measure2_ult(unsigned int type) //補(bǔ)充進(jìn)行一次遠(yuǎn)距的測量，以保證能夠獲取測量結(jié)果 { unsigned int Exit_flag = 1; unsigned int uiResoult;unsigned int uiSend_Timer,uiWait_Timer,uiRes_Add;*P_TimerB_Ctrl = 0x0006; *P_INT_Ctrl = *P_INT_Ctrl_New&(~0x0100);//關(guān)掉外部中斷 __asm(“IRQ OFF”); //關(guān)掉總中斷 //清除掉中斷發(fā)生標(biāo)志 *P_INT_Clear = 0xffff; if(type) //根據(jù)type即測距類型，選擇不同的測距參數(shù) { } else { } uiSend_Timer = LONG_SEND_TIMER2;uiWait_Timer = LONG_WAIT_DELAY2;uiRes_Add = LONG_RES_ADD2;uiSend_Timer = LOW_SEND_TIMER2;uiWait_Timer = LOW_WAIT_DELAY2;uiRes_Add = LOW_RES_ADD2; *P_TimerB_Data = 0xfed2;*P_TimerB_Ctrl = 0x03c0;Delay_ult(uiSend_Timer);*P_TimerB_Ctrl = 0x0006;*P_TimerB_Data = 0x0000;*P_TimerB_Ctrl = 0x0001; while(*P_TimerB_Data *P_INT_Ctrl = *P_INT_Ctrl_New|0x0100;//打開外部中斷 *P_INT_Clear = 0xffff;__asm(“IRQ ON”); EXT1_IRQ_flag = 0; //TimerA的溢出中斷 //清除中斷發(fā)生標(biāo)志 //打開總中斷使能 { } *P_Watchdog_Clear = 0x0001;的標(biāo)志變量置0 while(Exit_flag){ if(EXT1_IRQ_flag==1) //當(dāng)該變量在timerA的FIQ中斷中被置1時表示接收到了回波 { Exit_flag = 0; //exit Counter_buf = Counter_buf+uiRes_Add;//計(jì)數(shù)值加上一定的調(diào)整數(shù)據(jù) uiResoult = Resoult_ult(Counter_buf);//對計(jì)數(shù)值進(jìn)行處理，得出距離值 } if(*P_TimerB_Data>10000) //如計(jì)數(shù)值大于10000，表示超時 } unsigned int measure_Times(unsigned int type) //組合進(jìn)行共6次的測距程序，包括對6次測量結(jié)果的取平均值處理 { } { } Exit_flag = 0;uiResoult = 0; *P_TimerB_Ctrl = 0x0006;return uiResoult;unsigned int uiResoult=0,uiMeasure_Index=0,i;unsigned int uiTemp_buf[6],uiTemp; unsigned int uiSystem_Clock; for(;uiMeasure_Index<6;uiMeasure_Index++){ //循環(huán)進(jìn)行四次測量 //進(jìn)行一次測uiTemp = measure_ult(type); 量，測量類型由type決定 if(uiMeasure_Index==0) //如果為本次測量的第一次測距，則直接保存在緩沖區(qū)第一個單元 uiTemp_buf[0] = uiTemp; else { //否，則對結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)行排序，從大到小排 i = uiMeasure_Index;while(i){ if(uiTemp>uiTemp_buf[i-1]){ } else { //以下為排序的代碼 uiTemp_buf[i] = uiTemp_buf[i-1];uiTemp_buf[i-1] = uiTemp; } } } uiTemp_buf[i] = uiTemp;break; //退出排序 i--; //兩次測量之間的延時等待，利用以下代碼軟仿真時的cycles數(shù)結(jié)合設(shè)置的CPUCLK進(jìn)行計(jì)算，大概72ms uiSystem_Clock = *P_SystemClock; //將之前的系統(tǒng)時鐘的設(shè)置用變量保存 *P_SystemClock = 0x000b; // 設(shè) 置 為24.576MHz 分頻比為8 for(i=0;i<5;i++){ } *P_SystemClock = uiSystem_Clock; //恢復(fù)系統(tǒng)時鐘Delay_ult(1000); //調(diào)用延時程序 *P_Watchdog_Clear = 0x0001;設(shè)置 } //此處延時結(jié)束 //對6次測距的結(jié)果進(jìn)行處理 if(uiTemp_buf[5]==0){ //如果緩沖區(qū)中的最小的測距值為0，則采用中間4個數(shù)據(jù)進(jìn)行平均 uiResoult = uiTemp_buf[1]+uiTemp_buf[2]+uiTemp_buf[3]+uiTemp_buf[4]; } else { //否則就取后5個數(shù)據(jù)uiResoult = uiResoult/4;進(jìn)行平均 uiResoult = uiTemp_buf[1]+uiTemp_buf[2]+uiTemp_buf[3]+uiTemp_buf[4]+uiTemp_buf[5]; } } return uiResoult;uiResoult = uiResoult/5;40 關(guān)于做好清明節(jié)假前準(zhǔn)備工作的臨時會議 會議紀(jì)錄 會議地點(diǎn)：二樓辦公室 會議時間：2011.04.01 與會人員：閻國龍、鄒景權(quán)以及公司全體員工 出席狀況：應(yīng)到17人，實(shí)到17人 記錄人：李家祥 會議過程： 一、閻經(jīng)理通知關(guān)于清明節(jié)放假方法 1、周六（4月2日）正常上班，周日、周一、周二（4月3日、4 月4日、4月5日）連續(xù)放假三天； 2、假期需要回家的員工，請于4月3日前到鄒景權(quán)處登記、備案； 3、強(qiáng)調(diào)假期安全問題，特別是回家的員工需注意路途安全。 二、閻經(jīng)理要求新同志做自我介紹 1、李家祥，來自陜西省榆林市，應(yīng)聘職位為董事長秘書； 2、王有澤，來自內(nèi)蒙古巴彥淖爾市，應(yīng)聘職位為技術(shù)工； 3、王惠青，來自山西省呂梁市，應(yīng)聘職位為電氣工程師； 4、閻經(jīng)理要求新來員工要在各自的崗位上充分的發(fā)揮自己； 5、最近，公司的一些公文在語法、標(biāo)點(diǎn)符號的使用以及結(jié)構(gòu)格式方 面都存在一定的問題。以后，以公司名義向外發(fā)送的公務(wù)文書需交 秘書處進(jìn)行校正。 三、李工要求各位員工在假期保持電話暢通，以便聯(lián)系。 四、鄒工強(qiáng)調(diào)假期須加強(qiáng)安全保衛(wèi)工作，特別是門窗一定要關(guān)好。 散會 董事長辦公室 2011.04.01第五篇：智能系統(tǒng)可用性報告
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