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基于C8051F020的假肢控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-09-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3 系統(tǒng)軟件
 本系統(tǒng)軟件主要包括:初始化程序、頻率輸出子程序、PWM信號(hào)輸出子程序、鍵盤控制子程序、通信子程序、語音識(shí)別系統(tǒng)、CPLD檢測(cè)編碼器輸出子程序。
3.1系統(tǒng)主流程
 圖4所示為整個(gè)的流程圖。首先對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化;然后出兩種工作方式:按鍵方式和語音方式;之后選擇示教3個(gè)位置,并通過CPLD保存示教位置的各個(gè)關(guān)節(jié)的脈沖控制量,最后的是手動(dòng)運(yùn)動(dòng)到示教的目標(biāo)或是自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到示教的目標(biāo)位置,至此即可完成對(duì)目標(biāo)位置的物體的抓取功能[3]。

3.2 CPLD檢測(cè)編碼器設(shè)計(jì)
 由系統(tǒng)流程圖可以看出,對(duì)各個(gè)示教位置的各個(gè)關(guān)節(jié)控制量的檢測(cè)與保存由CPLD完成。由于本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)編碼器的傳感器,通常其輸出A和B兩路占空比為50%的脈沖,A、B的脈沖個(gè)數(shù)反映主軸轉(zhuǎn)過的角度,A、B的相位關(guān)系反映主軸的旋轉(zhuǎn)方向。為了檢測(cè)上述兩個(gè)變量即主軸轉(zhuǎn)過的角度和主軸旋轉(zhuǎn)的方向,系統(tǒng)采用了一種辨向細(xì)分電路。
 將A和B兩路輸入信號(hào)分別組成四種狀態(tài)(A,B):(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)。當(dāng)主軸正向旋轉(zhuǎn)時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程為:(0,0)、(1,0)、(1,1)、(0,1)、(0,0),反向旋轉(zhuǎn)時(shí)正好相反。故只需要判斷狀態(tài)(1,0)和狀態(tài)(1,1)的先后順序即可判斷出主軸旋轉(zhuǎn)的方向,并且由出現(xiàn)狀態(tài)(1,0)和(1,1)之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)就可以確定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度,即出現(xiàn)一次狀態(tài)轉(zhuǎn)換就是主軸轉(zhuǎn)過1°[4]。由旋轉(zhuǎn)編碼器的特性設(shè)計(jì)的CPLD的檢測(cè)系統(tǒng)框圖如圖5所示。

3.3 語音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 語音識(shí)別是使能夠準(zhǔn)確地聽出操作者的語音內(nèi)容,并能準(zhǔn)確完成操作者的命令。本系統(tǒng)只針對(duì)特定人進(jìn)行訓(xùn)練,并且只能對(duì)特定人的語音進(jìn)行識(shí)別。主要由凌陽SPCE061A單片機(jī)完成。其系統(tǒng)框圖如圖6所示。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
 完成以上的軟件和硬件的設(shè)計(jì)后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際的控制調(diào)試。在調(diào)試過程中,各個(gè)關(guān)節(jié)都可以運(yùn)動(dòng)自如,并且每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)的控制都是完全正確的。按鍵在按下的過程中會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象,為此,在程序的設(shè)計(jì)過程中通過延時(shí)程序進(jìn)行了消抖。在語音控制模塊中,由于采用的是兩級(jí)命令控制,即如圖3所示控制形式。語音系統(tǒng)經(jīng)過多次訓(xùn)練,對(duì)特定人的語音識(shí)別率達(dá)到了96%以上,辨識(shí)率很高。但只是針對(duì)特定的人進(jìn)行試驗(yàn)。如果對(duì)其他人的語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別還會(huì)存在誤差,會(huì)出現(xiàn)個(gè)別誤操作。但這種誤差是可以控制的。只要對(duì)特定的人進(jìn)行訓(xùn)練,并由被訓(xùn)練人來控制設(shè)備,即可以避免由于控制者與語音錄入者不同而給系統(tǒng)帶來的控制誤差。
最大的特點(diǎn)是可以人為自由地進(jìn)行手動(dòng)控制做相應(yīng)的活動(dòng),或者運(yùn)用佩戴者的語音實(shí)現(xiàn)語音智能化控制做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方法和控制都簡單,操作安全、穩(wěn)定的目的。此外,可以給佩戴者設(shè)計(jì)一個(gè)遙控器(前提是針對(duì)只失去一只臂膀的用戶),如果是失去了雙臂膀,則可以在其適當(dāng)?shù)牟课话惭b一個(gè)語音控制裝置,使用語音進(jìn)行控制。
參考文獻(xiàn)
[1] 萬光毅,孫九安,蔡建平.SoC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐與應(yīng)用設(shè)計(jì)—系列[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.
[2] 盧勝利.凌陽SPCE061A設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的專業(yè)綜合設(shè)計(jì)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
[3] 李長有,武學(xué)東.的SD卡主控制器設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007(9-2):120-122.
[4] 應(yīng)卓瑜,梁堅(jiān),邵亮,等.基于CPLD的辨向細(xì)分電路設(shè)計(jì)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2005,18(1):143-145.


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