智能家居创业计划书最终版.doc

1、目 录第一部分 执行总结.- 1 -1.1 公司概述- 1 -1.2 产品与技术- 2 -1.3 市场与营销- 2 -1.4 公司组织与战略- 3 -1.5 财务管理- 3 -第二部分 产品与技术- 6 -2.1 产业背景- 6 -2.2 产品概述- 7 -2.3 技术介绍- 13 -第三部分 公司战略及规划- 17 -3.1 总体战略目标- 17 -3.2 产品研发差异化战略- 18 -3.3 组织管理战略- 19 -3.4 经营战略规划- 19 -第四部分 市场分析- 22 -4.1 社会及行业环境- 22 -4.2 业内市场发展现状及分析- 22 -4.3 产品市场定位- 28 -4.4

2、 市场问题分析及市场攻略- 30 -第五部分 营销策略- 34 -5.1 总体原则- 34 -5.2 市场营销的目标- 34 -5.3 创新策略- 34 -5.4 营销组合策略- 35 -第六部分 生产管理- 44 -6.1 厂址选择与布局.- 44 -6.2 生产工艺流程- 45 -6.3 生产管理- 47 -第七部分 公司组织与管理- 51 -7.1 公司组织结构- 51 -7.2 经营管理- 53 -7.3 人力资源与文化- 53 -第八部分 财务管理- 58 -8.1 总投资估算- 58 -8.2 明细预算- 60 -8.3 财务分析- 68 -第九部分 风险管理- 72 -9.1 风

3、险分析- 72 -9.2 预防措施- 73 -9.3 公司融资方案- 74 -第十部分 附录- 75 -10.1 创业团队介绍- 75 -10.2 相关法律链接- 81 -10.3 员工守则- 83 - 家怡创业计划书专利支持我们的团队成员团队成员专业职务刘鹏翔机械电子董事长梁林杰机械制造监事会刘蕾雷财务管理财务部李莲莲市场营销市场部陈伟通机械制造办公室郑洲洋机械设计技术部杜林机械电子技术部李慎龙机械设计人力资源部65创业宣言我们怎会甘于庸碌，打破常规的束缚是我神圣的权利，赐予我机会和挑战吧。安稳与舒适并不使我们心驰神往。我们渴望遭遇惊涛骇浪，去实现我们的梦想，历经千难万险，哪怕折戟沉沙，也要

4、为争取成功的欢乐而冲浪。面对生活的挑战，我们将大步向前，我们更向往成功，向往振奋和激动。我们已学会，独立思考，自由地行动，面对这个世界，我们要大声宣布，这，是我们的杰作。第一部分 执行总结21世纪的智能机器人将给人们的生活带来巨大的变化。当家居机器人进入我们的家庭后,它不但可以为我们带来娱乐性的欢乐,还在一定程度帮助我们解决部分的家务工作。机器人全身安装超声波、各种传感器及保护装置,通过这些设备,它可以测距离、识别障碍物,不会碰撞家具和人,实现看家护院、自动清扫、操持家务等家居功能。随着科学技术的发展,特别是信息,计算机自动控制,机械工程等技术发展,家居机器人必将同计算机和网络一样成为人们生活

5、中不可缺少的重要组成部分。所以说家居智能机器人不但在学术研究上有很高价值,而且市场前景也十分广阔。1.1 公司概述公司名称：家怡家居机器人有限公司公司性质：“智能家居机器人”及其控制系统作为“家怡”公司的主打特色产品。本公司主要对“智能家居机器人”的结构技术，控制技术，数字伺服驱动技术，多传感系统技术，应用技术，网络化技术，灵巧话与智能化等方面进行科技创新和产品开发，并对其进行经营销售，开拓市场，赢得客户，进而获取利润。目标客户：高档公寓、社区、星级宾馆、商场等。公司形式：公司采用有限责任公司的形式：注册资本800万元。其中，技术及资金入股总额300万元，占总股本的37.50%；风险投资方面，

6、我们打算引入23家风险投资共同入股，以利于筹资，化解风险，并为以后扩大规模做准备；另外，引入两家大型智能家居厂作为战略伙伴，入股总额为200万元，占总股本的25.00%，以便迅速建立市场通路，降低经营风险。投资分析：据计算，净现值875.91，远大于零，说明计算期内盈利能力很好，投资方案可行，投资回收期为两年，表明投资者可在较短时间收回投资，内含报酬率为50.9%，远大于资金成本率5%，销售利润率较高，而且，前5年内市场增长性很好，根据盈亏平衡分析，公司在第一、二年由于市场尚未开发成熟而未达到保本点，从第三年开始均大大超值。投资比例：投资比例如图1.1所示。图1.1 投资比例图1.2 产品与技

7、术技术创新：把智能家居机器人其控制系统作为机器人的开发和创新，展开了智能家居机器人控制系统的应用研究，其创新表现在人机界面，可靠的导航和电机驱动控制系统，嵌入式语音识别应答模块，智能安全报警模块，家庭服务模块，无线通信模块等六大部分。产品特点：该智能家居机器人将智能安全报警及消防灭火、嵌入式语音识别、自主回归充电、家庭娱乐及家务工作等多项功能集于一身,我们只需要通过人机界面设定好机器人的参数,它便可以自主的去完成各项工作,并且在机器人工作期间也能随时服从我们发出的语音命令。家居智能机器人既可以给家庭带来娱乐性的欢乐,还在一定程度帮助解决部分的家务工作比如清扫洗尘等,并能及时发现盗窃和火灾,及时

8、通过短信等形式将情况传递给户主，为家庭提供安全保障。1.3 市场与营销1.3.1 市场分析智能化家居机器人是国家支持、经济效益和社会效益非常可观的“朝阳产业”，据分析机器人市场现有15000亿元的市场份额，今后每年也将新增5000亿元的市场份额。我们公司自主研发的智能家居机器人每台的价格为5000-10000元之间，低廉的市场价格将为我们赢取更广阔的市场空间。（1）目标市场公司首先将目标市场定位在北京市和上海市，面向对象主要为两市的高档住宅区、星级宾馆、等。然后面向全国市场，重新调整市场结构，发展更多的开发商，并将与城市规划相结合和提升城市综合竞争力重点放在塑造品牌、完善管理系统上，为创建名牌

9、企业努力。（2）市场攻略第一年，主要精力集中在北京和上海两市，预计我们的产品市场份额为5000万元。第二年，在保持原有市场的基础上，加大力度开拓全国市场，市场份额将会有很大提高，预计年市场份额为1亿元。第三、四年，在稳定全国市场的基础上，我们将进军国外市场。第五年，我们将把公司做大做强成为山东乃至全国最大的家居机器人生产商，打造成中国家居机器人第一品牌，掌握领先世界的核心技术，在此基础上我们将强力进军全球市场，把我们的产品推向每一个需要的地方。1.3.2 营销策略（）营销理念技术赢得市场 诚信赢得客户创新求得发展 效益回报社会（）营销目标第一步：开拓家怡公司在北京，上海的家居机器人市场，并占有

10、一定的市场份额，提高家怡家居机器人的市场知名度和美誉度。第二步：建设完善全国性营销网络，将家怡公司的销售区域辐射华北、华东、华南、华中、西北、东北等地，在全国各地设立销售处。（）营销组合策略1）创新策略：政企合作，服务社会。2）关系营销：留住顾客的关键是建立关系营销。3）定价策略：为尽快进入市场，我们将定位于低成本领先策略。4）品牌策略：我们把家怡家居机器人打造成为优质、高效、独特、低成本的中国家居机器人第一品牌。1.4 公司组织与战略家怡家居机器人有限责任公司采用直线职能制组织形式，具有决策迅速、指挥统一的特点，各职能部门之间能够互相协调、协助管理，较适合目前我公司状况， 随着家居机器人的发

11、展，将通过组织结构扁平化、组织结构向非层级化方向发展、建立企业网络化组织关系等，加强企业组织内部的横纵向交流，创建广泛的跨职能，跨部门，横向的合作机制，最终实现企业组织与管理的全局优化组合和整体利益的最佳。公司在创立之初，因时制宜，制定了增长型的总体发展战略，为公司顺利起步奠定了良好基础：（1）公司创立之初，实施差异化的发展战略。（2）公司发展成熟时，实施国际化战略。（3）当公司有了一定的发展，实施成本领先的发展战略。1.5 财务管理 1.5.1财务分析本公司有着很强的盈利能力，投资回收期为两年，获利指数为1.38（贴现率8%），财务敏感分析表明，该项目具有较强的抗风险能力。前四年预计销售收入

12、分别为5648万元，6873万元，7850万元,9835万元；预计净资产总额分别为1374万元，1462万元，1583万元，1746万元。1.5.2风险管理风险是无处不在的，无论何种企业都将面临内部和外部的风险，特别是在公司起步的阶段更会遇到各种意想不到的风险，我们应该具体问题具体分析，在最短的时间内找出最佳的应对之策。外部风险：宏观环境、政策法规、竞争对手、市场风险、资金风险。内部风险：技术风险、管理风险、财务风险、竞争风险。第二部分 产品与技术 2.1 产业背景机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了最伟大的成

13、功。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的机器人，生产作业中解放出来。随 着 计 算 机 技 术 、 通 信 技 术 和 网 络 技 术 的 快 速 发 展 ， 家 居 机 器 人正逐步进入人们的日常生活。本

14、文在对家居机器人的国内外发展现状及趋势研究的基础上， 并结合目前国内的现有技术条件及对家居智能机器人的功能需求， 设计了一款低成本、多功能、易维护、方便升级的家居智能机器人。2.1.1国内外对家庭机器人的研究现状新松公司研制的中国首台集教育、娱乐、安全和个人助理等功能于一体的第一代智能型服务机器人，目前已诞生，它不仅填补了国内空白，各项指标也达到了国际先进水平。据了解，目前世界上除韩国提出在十五年内普及家庭机器人，只有日本将智能机器人用于家庭生活中，中国在该领域上已处于国际领先地位。当代机器人专家现已达成了共识：作为计算机技术及现代IT 综合技术的一个必然延伸，家庭机器人技术完全可能遵循“摩尔

15、定律”(“摩尔定律”是以英特尔公司的奠基人戈登.摩尔的名字命名的。摩尔在1965 年的一篇文章中认为，未来处理器的能力每18 个月就会翻一番。在过去几十年里，计算机的微处理器以及许多新技术的发展速度，均遵循“摩尔定律”的法则)，并以前所未有的速度实现突破。到那时，以技术为保证的家庭机器人市场，将成为继家电、个人电脑之后，第三个以超规模速度走向家庭的产品。日本企业看准家庭机器人将新创出万亿美元的市值。很长一段时间以来，日本一直是世界上最大的工业机器人制造国，其产量是世界其他国家总和的两倍。现在，以追求产业开发为导向的日本，已经与善于创新的美国在人工智能研究水平上难分伯仲。现在，日本的松下电工、N

16、EC、索尼、丰田、本田等公司都在每年投资上亿美元开发家庭机器人，以保持自己在世界上的领先地位。家庭机器人将为社会带来巨大的效益，也会为其制造者带来滚滚财源。一些日本公司研制、开发并批量生产的机器人，已经从以往的车间、办公室转为进入寻常百姓家庭。在高端方面，索尼公司推出的宠物机器人和机器狗，可以取物，回答主人的问话、照相，当电池不足时可以自己寻找电源插座并给自己充电。近几年，日本公司推出一些家庭服务类机器人，可以起到保安、打扫卫生、照顾老人等作用。由于人工智能、声音及图形识辨科技、无线电脑网络的不断发展，新一代家庭机器人更“自立”与互动，不再需要遥控。2.1.2机器人及发展趋势“机器人王国”日本

17、最近提出要重新认识发展机器人技术的重要意义，并认为机器人技术与信息技术一样，在强化产业竞争力方面是极为重要的战略技术领域。目前，国外机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其现状及发展趋势主要体现在以下几个方面：机器人机构技术目前已经开发出了多种类型机器人机构，运动自由度从 3 自由度到7 或8自由度不等，其结构有串联、并联及垂直关节和平面关节多种。目前研究重点是机器人新的结构、功能及可实现性，其目的是使机器功能更强、柔性更大、满足不同目的的需求。另外研究机器人一些新的设计方法，探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。同时机器人机构向着模块化、可重构方向发展。机器人控制技术现已实

18、现了机器人的全数字化控制，控制能力可达 21 轴的协调运动控制；基于传感器的控制技术已取得了重大进展。目前重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。同时机器人的控制器的标准化和网络化以及基于PC 机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为重点研究内容。数字伺服驱动技术机器人已经实现了全数字交流伺服驱动控制，绝对位置反馈。目前正研究利用计算机技术，探索高效的控制驱动算法，提高系统的响应速度和控制精度；同时利用现场总线（FILDBUS）技术，实现的分布式控制。多传感系统技术为进一步提高机器人的智能和适应性，

19、多种传感器的应用是其问题解决的关键。目前视觉传感器、激光传感器等已在机器人中成功应用。下一步的研究热点集中在有效可行的（特别是在非线性及非平稳非正态分布的情形下）多传感器融合算法，以及解决传感系统的实用化问题。机器人应用技术机器人应用技术主要包括机器人工作环境的优化设计和智能作业。优化设计主要利用各种先进的计算机手段，实现设计的动态分析和仿真，提高设计效率和优化。智能作业则是利用传感器技术和控制方法，实现机器人作业的高度柔性和对环境的适应性，同时降低操作人员参与的复杂性。目前，机器人的作业主要靠人的参与实现示教，缺乏自我学习和自我完善的能力。这方面的研究工作刚刚开始。机器人网络化技术网络化使机

20、器人由独立的系统向群体系统发展，使远距离操作监控、维护及遥控脑型工厂成为可能，这是机器人技术发展的一个里程碑。目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目前机器人研究中的热点之一。机器人灵巧化和智能化发展机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。提高运动轨迹精度是机器人技术发展的一个方向。改进机器人控制装置有利于提高机器人的总精度，而提高机器人的重复性，运动轨迹精度也就相应提高。Reis 公司的6kg 重机器人的重复精度已达到0.05mm。2.1.3家庭机器人及发展趋势21 世纪的智能机器人将给人们的生活带来巨大的变化。当家居机器人进入我

21、们的家庭后，它不但可以为我们带来娱乐性的欢乐，还在一定程度帮助我们解决部分的家务工作。机器人全身安装超声波、各种传感器及保护装置，通过这些设备，它可以测距离、识别障碍物，不会碰撞家具和人，实现看家护院、自动清扫、操持家务等家居功能。随着科学技术的发展，特别是信息，计算机自动控制，机械工程等技术发展,家居机器人必将同计算机和网络一样成为人们生活中不可缺少的重要组成部分。所以说家居智能机器人不但在学术研究上有很高价值，而且市场前景也十分广阔。据了解，在过去的 2 年里，已经有至少5 家厂家推出了智能吸尘机器人产品，这些无线自动吸尘机器人都采用超声波探测路线，自动充电，有些可以编程操作，有些还带有摄

22、像头具有监视功能。在这些吸尘机器人当中以伊莱克斯的Trilobite 和iRobot 的Roomba 最为流行，已经成为欧美市场的畅销家电产品，其它还包括飞利浦的Dusty、三星的VC-RP30W 和日立的同类产品，但它们都有一个特点，就是价格比较高，最高的每个3000 多美元，最畅销的在200 美元左右。而浙大研制的“自主吸尘机器人”，成本仅为100 美元左右，这与现在市场上的普通吸尘器1000 多元人民币的价格相比，其在竞争上就很有优势了。专家估计，再过两三年，家居机器人将进入批量生产。机器人的价格将在未来10 年里快速下降，并且开始普及到家庭。它们将成为家中的“保姆”，照顾孩子学习玩乐，

23、协助老人家更衣洗澡，提醒病人定时吃药。家中的洗衣吸尘等麻烦工作，当然更要交给它们。2.2 产品概述把智能家居机器人其控制系统作为机器人的开发和创新，展开了智能家居机器人控制系统的应用研究，其创新表现在人机界面，可靠的导航和电机驱动控制系统，嵌入式语音识别应答模块，智能安全报警模块，家庭服务模块，无线通信模块等六大部分。产品效果图如图2.1所示。 图2.1 产品效果图 2.2.1家居智能机器人控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计与智能机器人需要实现的功能密切相关，主要功能模块包括：主CPU 控制模块、直流电机姿态控制和驱动模块、人机界面模块、嵌入式语音识别应答模块、安防报警及灭火模块、清扫模块、

24、从CPU 定位与视觉模块、从CPU 安防信息收集模块、充电对接及电源模块、GSM 通信模块等。1 CPU 控制模块主 CPU 采用SPCE061A 单片机，通过内部自带A/D 转换、D/A 转换、多种中断、串口等实现数字语音信号处理、充电电池的电压监测、主从CPU 通信以及GSM 短信息接收和发送等功能。从CPU 也采用SPCE061A 单片机，主要完成定位与视觉信息以及安防信息的收集，同时将处理得到的各种信息通过串口通信传递给上位机。串口通信采用国际标准的RS-485 差分式接口，使通信的速率和传输距离均大于RS-232 的标准接口方式，并且用线最少。本系统的RS-485 接口采用美国Int

25、ersil 公司于2004 年4 月推出了全双工RS-485 接口芯片ISL4489E。该芯片具有4 线RS-485 网络配置，支持同步发射(Tx) 和接收(Rx)功能。所有发射和接收总线引脚都采用15kV ESD 保护，其它引脚为7kV，可改善生产和使用过程中的随机静电保护功能。其主要技术要点有：全双工操作；八分之一分割负载，单总线 256 节点；对称差分信号，RS-485 和RS-422 标准兼容；单 5V 供电，10 %容限；Rx 输入采用开状态失效保险设计，保证在Rx 输入浮动情况下Rx 输出为逻辑高；驱动器输出短路保护，也适用于电压高于电源情况；片上热击穿功能禁止 Tx 输出，在功耗

26、过大情况下可避免器件烧毁；传输速率：250kbps；采用 14 号引脚SOIC 封装；工业温度范围：- 40 + 85 摄氏度。图2.1 ISL4489E 芯片引脚图ISL4489E 结构框图如图2.1所示，脚912 连接4 根传输线，传输差动信号，脚9 为发送正，脚10 为发送负，脚11 为接收负，脚12 为接收正。脚3 是接收控制端，低电平有效，脚4 是发送控制端，高电平有效。芯片内部有图2.4 ISL4489E 芯片引脚图一个传输线驱动器和一个传输线接收器，因此可以采用全双工方式工作。输出的差动电压符合RS-485 标准，为26V。图2.2半双工方式的主从机通信原理图ISL4489E 输

27、入脚DI 可以直接与单片机SPCE061A 的TXD 脚（IOB10）相连，输出脚RO 与单片机的RXD（IOB7）脚相连，当接收到来自单片机的信息时，可立即通过传输线驱动器将TTL 逻辑电平转换成差电压发送出去，同时当接收到差动电压信号时，可立即转换成逻辑电平传给单片机处理。芯片内部的驱动器与接收器是三态的，通过DE(驱动器输出高电平使能) 和/RE(接收器低电平使能)可以受控进行发送与接收。发送过程中，高电平开始发送，低电平停止发送；接收过程中，高电平停止接收，低电平开始接收。ISL4489E 的发送控制与接收控制是反相的。当它应用于半双工作方式时，可将脚DE 和/RE 接同一控制信号，以

28、保证收发信号在时间上错开。当ISL4489E 应用于RS-485 标准进行通讯时，只需将接收正与发送正接到一起，接收负与发送负接到一起即可。图2.2 是ISL4489E 应用于RS-485 标准多机通讯的典型电路图，其工作方式为半双工方式，控制信号来自SPCE061A 的IOB6。2 充电对接及电源模块充电站为一个在强化纤维塑胶上面的带有镀锡铜的充电板的橡胶垫，机器人进行对接时要求误差必须在正负75mm，正负30的范围之内。机器人采用带有铜铂。合金接触器的阳极电镀铝的弹簧重力回缩板与充电站进行对接，如果对接成功则开始充电，如果失败则5 秒之后回缩板自动收回，并进行下一次对接。电源的设计目标是提

29、供多级电压。机器人自带的充电电池输出的36V 电源直接供给直流电机作为驱动电压。直流电压转换芯片LM2576 最高输入电压为40V，输出电压有3.3V、5V、12V、15V 和ADJ（可调）等可选，36V 电源经LM2576电压变换后可以作为单片机、超声波电路及其它电路的供电电源。3 人机界面模块对于文本输入系统，除了主控制器外，至少还要包括输入设备和显示设备。SPCE061A 单片机作为主控制器，而输入和显示都通过SPLC701B 液晶显示模组（集成了4X4 键盘）实现。SPCE061A 单片机作为主控芯片，负责构建拼音输入法的数据结构，并在单片机内部Flash 中保存汉字的拼音编码。SPC

30、E061A接收4X4 按键输入，并通过LCD 显示交互内容，从而实现用户操作界面。SPLC701B 液晶显示模组采用基于凌阳SPLC701B 芯片的点阵液晶显示器，具有120X52 显示分辨率，内置汉字字库和半角字符库，可软件调节对比度（32级），支持串行和并行控制方式。模组同时配备4X4 键盘供用户使用，可直接与SPCE061A IOA0IOA7 连接。为简化电路连接，本系统采用串行接口方式。通过人机界面，用户可以方便的设定机器人的巡逻时间、清扫模式等功能。4 安防模块该模块主要包括从 CPU 安防信息收集和主CPU 安全报警及灭火模块。从机通过多种传感器和内部自带A/D 转换器完成安防信息

31、的数据收集，并通过串口定时将数据信息上传给主机；主机将从机收集的安防信息进行数据融合，从而产生语音报警、灭火控制等处理策略。安防信息收集模块主要用到的传感器有热电型 PVF2 红外线传感器、烟雾传感器、超声波传感器等。安全报警及灭火模块使用主机的语音播放电路和机器人随身携带的灭火装置进行安全报警及灭火工作。灭火装置包括水囊和电磁阀；水囊采用橡胶皮管膨胀后贮水，这样可以使水源具有较大的初始入口压力，从而可以达到喷水的要求。电磁阀可选用 DC12V 的2 位2 通的电磁阀；当确定火灾的具体位置后，SPCE061A 单片机通过继电器控制电磁阀喷水灭火，同时通过语音模块进行语音报警。我们通过人机界面可

32、以设定巡逻时间及路线，以控制机器人定时在室内进行安防巡逻，从而及时发现火灾、盗窃或其它信息。5 电机驱动和控制模块机器人使用两轮驱动，一个万向轮起到支撑作用，以便于灵活转动。电机驱动原理图如图2.3所示，驱动主芯片为L293B 直流电机驱动芯片，允许电压范围在4.5V 至36V 之间；我们可以使用SPCE061A 的IOB6 和IOB7 两个I/O口来作为A 向和B 向的信号输入端来控制电机A 和B 的转向；另外IOB8 和IOB9 这两个I/O 口位具有PWM 脉宽调制输出功能，将它们分别与电机使能脚AEN 和BEN 相连，便可以利用它们的PWM 功能（分别设置P_TimerA_Ctrl和P

33、_TimerB_Ctrl 的第6 至9 位便可以设定IOB8 和IOB9 输出波形的脉宽占空比）控制电机的通断时间比，从而实现电机的调速。图2.3 电机驱动原理图6. 嵌入式语音识别应答模块该模块主要完成语音的录入、播放和识别功能。嵌入式语音应答系统的硬件，主要包括MIC 输入模块，功放和喇叭输出模块，外扩存储器模块。硬件电路如图2.8 所示，SPCE061A 具有内置的自动增益放大电路（AGC），使MIC输入模块只须外接3 个电阻和3 个电容；而功放和喇叭输出模块只需要三极管8050 和2 个电阻、1 个电容。本系统要为用户提供大量的音乐和语音报警资源，这里扩展一片512M 位的Flash

34、存储芯片K9F1208，来存储凌阳格式的语音资源。图2.4 嵌入式语音录放、识别模块硬件电路图K9F1208 是Samsung 公司生产的采用NAND 技术的大容量、高可靠Flash存储器。该器件存储容量为64MX8 位，除此之外还有2048K?8 位的空闲存储区。该器件采用TSSOP48 封装，工作电压2.73.6V。K9F1208 对528 字节一页的写操作所需时间典型值是200s，而对16K 字节一块的擦除操作典型仅需2ms。8 位I/O 端口采用地址、数据和命令复用的方法。这样既可减少引脚数，还可使接口电路简洁。命令锁存使能（CLE），使输入的命令发送到命令寄存器。当变为高电平时，在W

35、E 上升沿命令通过I/O 口锁存到命令寄存器。地址锁存使能（ALE），控制地址输入到片内的地址寄存器中，地址是在WE 的上升沿被锁存的。片选使能（CE），用于器件的选择控制。在读操作、CE 变为高电平时，器件返回到备用状态；然而，当器件在写操作或擦除操作过程中保持忙状态时，CE 的变高将被忽略，不会返回到备用状态。写使能（WE），用于控制把命令、地址和数据在它的上升沿写入到I/O 端口；而在读操作时必须保持高电平。读使能（RE），控制把数据放到I/O 总线上，在它的下降沿tREA 时间后数据有效；同时使用内部的列地址自动加1。I/O 端口，用于命令、地址和数据的输入及读操作时的数据输出，当芯片

36、未选中时，I/O 口为高阻态。写保护（WP），禁止写操作和擦除操作，当它有效时，内部的高压生成器将会复位。准备/忙（R/B），反映当前器件的状态，低电平时，表示写操作或擦除操作以及随机读正进行中；当它变为高电平时，表示这些操作已经完成，它采用了开漏输出结构，在芯片未选中时不会保持高阻态。K9F1208 的硬件图如图2.4所示，它与SPCE061A 单片机接口的方法为：K9F1208 的数据总线IO07 与SPCE061A 的IOA07 相连，用单片机的IOB0作为读允许信号（RE），IOB1 作为写允许信号（WE），IOB2 作为片选信号（CS），IOB3 作为地址锁存允许信号（ALE），IO

37、B4 作为命令锁存允许信号（CLE）。因为不需要写保护，本系统把写保护引脚（WP）接到了高电平。RDY/B 信号线不用，作悬空处理，K9F1208 的状态通过Read Status 操作来实现。7.定位与视觉模块本系统的定位模块主要由电子指南针和安装在驱动结构上的霍尔集成电路组成。电子指南针可以确定机器人相对北极的绝对方向；霍尔传感器可以测量机器人的行走距离，通过微分获取小车行驶的速度。电子指南针可采用周立功单片机公司的以KMZ52 为内核的专用模块，如图2.5 所示。该模块通常为我们提供RS-232 和I2C 两种串行接口。图 2.5 以KMZ52 为内核的专用模块视觉信息收集模块所涉及的传

38、感器包括红外传感器、超声波传感器、角速度传感器，接触传感器等。4 个红外传感器分别安装于机器人的正前方、左前方、右前方、后方，用于探测附近是否存在障碍物。超声波传感器被分成6 路，均匀分布在机器人正前方、左前方、右前方、左方、右方、后方，每个传感器中心角度间隔为20 度。根据需要，传感器的间隔角度大小还可以进行调整。6路传感器循环工作，用于获取小车周围障碍物的距离。2 个角速度传感器， 安装于机器人底盘的中部， 其中一个作为左右角速度传感器， 用于检测小车的转向；另一个作为侧倾角速度传感器， 用于检测机器人的侧倾程度。接触传感器的引入是为了弥补细小障碍物和形状不规则障碍物对超声波的影响，对于不

39、同方向的接触信号都有相应的处理策略。下面我们着重介绍一下超声波测距电路的设计。图2.6 超声波发射电路图 2.7 超声波接收电路超声波测距模块主要由发射部分和接收部分组成，本系统的发射头采用UCM40T 的压电陶瓷传感器11。硬件电路如图2.6 和图2.7 所示，超声波的发射受控于SPCE061A 的I/O 口信号。接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器U1A 和U1B 两极放大后加至LM567，输出端8 脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机SPCE061A 的EXT1 外部中断引脚（即IOB2 引脚）。一般压电式的超声波换能器都会

40、存在余波的干扰，发射头和接收头间要有5cm 的距离；而在发射头发射超声波后的3ms 内，接收头会一直接收到发射头传过来的非反射波，这是干扰波，在软件处理的时候通常利用软件延时清除此类的干扰。8 GSM 通信模块GSM 通信模块设计选用SIEMENS 公司的TC35 系列模块，实现智能机器人与用户之间的通信。TC35 模块主要由射频天线、内部Flash、GSM 基带处理器、匹配电源和1 个40 脚的ZIP 插座组成。TC35 的主要特性与技术指标包括以下几点：（1）频带：双频EGSM900 和GSM1800 ( GSMPhone 2 + )；（2）支持数据、语音、短消息和传真；（3）高集成度(5

41、4.5mm X36mm X6.85mm)；（4）重量：18g；（5）电源电压：单一电压3.35.5V；（6）波特率：可选波特率300bps115kbps，自动波特率4.8115kbps ；（7）电流消耗：空闲模式小于3.5mA，语音模式平均300mA，峰值2.3A，掉电模式( Powerdown) 100A；（8）温度范围：正常操作-20 + 55 ，存放-30 + 85 ；（9）SIM 电压：3V/ 1.8V；TC35 共有40 个引脚，通过一个ZIF ( Zero In2sertion Force) 连接器引出。这40 个引脚可以划分为5 类，即电源、数据输入/ 输出、SIM 卡、音频接口

42、和控制。第114 脚为电源部分，其中15 为电源电压输入端Vbatt +，610 为电源地GND，11、12 充电引脚，13 对外输出电压(共外电路使用)，14 为ACCU_ TEMP 接负温度系数的热敏电阻；2429 为SIM 卡引脚，分别为CCIN、CCRST、CCIO、CC2CL K、CCVCC 和CCGND；3340 为语音接口用来接电话手柄；15、30、31 和32 脚为控制部分，15 为点火线IGT ( Ignition)，当TC35通电后必须给IGT 一个大于100ms 低电平，模块才启动，30 为RTCbackup，31 为Power down，32 为SYNC；1623 位数

43、据输入/ 输出分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0 和DCD0。TC35 的数据输入/ 输出接口实际上是一个串行异步收发器，它符合ITU -T RS232 接口标准，它有固定的参数：8 位数据位和1 位停止位，无校验位，波特率在300bps115kbps 之间可选，硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/ XOFF，CMOS 电平，支持标准的AT 命令集。通过这一接口可以用AT 命令切换操作模式，可以使它处于语音、数据、短消息或传真模式。在本系统中，SPCE061A 的串口直接与TC35 模块相连接，完成对TC35 的初始化和短消息的收发

44、功能。TC35 模块采用AT 贺氏指令，符合ETSI 标准GSM0707GSM0705，该模块和单片机系统通过40 针的数据电缆相连接。TC35 模块的数据接口是CMOS 电平(高电平2. 65V)，因此单片机对TC35 模块的控制和通信信号要进行电平转换。图2.8 描绘了SPCE061A 和TC35 模块的接口细节。需要注意的是TC35 模块是作为数据通信设备(DCE)来连接的，而不是像一般调制解调器作为数据终端设备(DTE)进行连接。图 2.8 SPCE061A 和TC35 模块的接口_2.22 主从CPU 串行通信模块软件设计1.SPCE061A 的通用异步串行接口简介及使用方法SPCE

45、061A 单片机的UART 模块提供了一个全双工标准接口，用于完成SPCE061A 与外设之间的串行通信。借助于IOB 口的特殊功能和UART IRQ 中断，可以同时完成UART 接口的接收发送数据的过程。此外，UART 接口还可以缓冲的接收数据。也就是说，它可以在读取缓冲器内的当前数据之前接收新的数据。但是，如果新的数据被接收到缓冲器之前，一直未从中读取先前的数据，会发生数据丢失。P_UART_Data（7023H）（读/写）单元可以用于接收和发送数据的缓存，向该单元写入数据，可以将发送的数据送入缓存器。从该单元读数据，可以从缓存器读出数据字节。UART 模块的接收引脚Rx 和发送Tx引脚分

46、别与IOB7 和IOB10 共用。使用 UART 模块进行通信时，必须事先分别将引脚Rx（IOB7）、Tx（IOB10）置为输入状态、输出状态。然后，通过设置P_UART_BaudScalarLow（7024H）和P_UART_ BaudScalarHigh（ 7025H） 单元指定所需波特率。同时， 设置P_UART_Command1（7021H）和P_UART_Command2（7022H）单元以激活UART 通信功能。以上设置完成后， UART 将处于激活状态。设置P_UART_Command1 单元的第6、7 位可以激活UART IRQ 中断，并决定中断是由TxRDY 或RxRDY 信

47、号触发以及由二者共同触发。设置P_UART_Command2 单元的第6、7 位可以激活UART Tx、Rx 引脚功能。当SPCE061A 接收或发送一个字节数据时，P_UART_Command2 单元的第6、7 位被置为1 且同时触发UART IRQ 中断。无论UART IRQ 中断是否被激活，UART接收/发送功能都可以由P_UART_Command2 单元的第6、7 位控制。在任意时刻读出P_UART_Command2 单元将清除UART IRQ 中断。2.主从CPU 串行通信模块软件设计从 CPU 完成定位与视觉信息以及安防信息的收集，并定时将处理得到的各种信息通过串口传递给主CPU。主