基于AVR和51單片機的機器魚語音控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

模塊PCB板已經(jīng)將連接麥克風的引腳接到模塊的MIC插座上，所以在連接電路的時候11～19和22～31引腳懸空不用。與51單片機連接時，ICR_P0～ICR_P7(2和33-39引腳)必須連接在單片機的數(shù)據(jù)總線上，同時需要在P0-P7，以及RDB，MD，INTB，WRB，CSB這些控制管腳上焊接1K ／10K的上拉電阻(上拉到3．3V即可)，這樣可以輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運行。CLK引腳的連接有兩種選擇：1)直接將51單片機的晶振信號通過導線輸入到LD3320的CLK管腳，但是導線不宜過長。2)將正方形有源晶振直接焊接在模塊上預留的連接點，此時CLK管腳需要懸空。本文采用的第二種方法。
2．3 AVR控制部分
AVR是魚體的主控MCU，主要用來控制機器魚的的動力部分。機器魚的動力來自舵機，設計關節(jié)數(shù)為三個，即有三個舵機。每個舵機由十五位的不同占空比的PWM波來控制轉(zhuǎn)動不同的角度，三個舵機需要配合形成魚體波來控制魚體擺動。魚體結構如圖3。

魚體波是利用桿系機器魚對真實魚游動形態(tài)的擬合，可以認為魚體波曲線是魚體波幅包絡線和正弦曲線的合成，它開始于魚體慣性力的中心，延伸至尾柄，其曲線方程可表示為

式中，yboby是魚體的橫向位移(背腹軸)，x是魚體的軸向位侈(頭尾軸)，c1是魚體波波幅包絡線的一次項系數(shù)，c2是魚體波波幅包絡線的二次項系數(shù)，k是波長倍數(shù)(k=2π／λ)，λ是魚體波的波長，w是魚體波的頻率(w=2πf=2π／T)。
由于計算機控制是一種離散的數(shù)字量，魚體波曲線也需要離散化，所以把時間參數(shù)t從魚體波運動函數(shù)yboby(x，t)中分離出來，方程即為

式中，i表示一個擺動周期內(nèi)的樣條曲線序列的第i個變量；N表示魚體波分辨率，即在一個擺動周期內(nèi)整個魚體波被離散的程度，其上限不能大于驅(qū)動機構擺動的最高頻率。
為了更好地表征魚體波動的參數(shù)，提高魚體方向控制特別是轉(zhuǎn)彎過程中的靈活性，在方程2的特征參數(shù)基礎上，增加波長倍數(shù)k相對于x的二次增益，修改后的方程如下

通過調(diào)整k1和k2的值，根據(jù)x的變化可以得到更多的魚體波曲線。同時，在機器魚的設計過程中，可通過微調(diào)身體波參數(shù)來增加運動的機動性和靈活性。