語音識別機(jī)器人系統(tǒng)電路設(shè)計

　　目前制造業(yè)市場上，工業(yè)機(jī)器人具有相當(dāng)大的市場潛力，要使工業(yè)機(jī)器人真正應(yīng)用于生產(chǎn)線上的各個方面，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，就離不開高性能的語音識別控制系統(tǒng)。隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)等的飛速發(fā)展人類已經(jīng)進(jìn)入后PC時代。語音識別技術(shù)得到了迅猛發(fā)展， 支持語音識別的各種產(chǎn)品紛紛面世。人類實(shí)現(xiàn)了語音命令控制空調(diào)、電視、燈光、自動窗簾等的使用，讓人們的生活“隨音所欲”，更加舒適，更加便捷?；诹桕?6位SPCE061A單片機(jī)設(shè)計了一個具有語音識別功能的機(jī)器人。在經(jīng)過訓(xùn)練后使機(jī)器人對訓(xùn)練人的命令做出應(yīng)答，完成跳兩首舞曲、走步、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)頭、發(fā)射飛盤等動作。

　　語音識別可劃分為訓(xùn)練和識別兩個過程。在第一階段，語音識別系統(tǒng)對人類的 語言進(jìn)行學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)內(nèi)容組成語音庫存儲起來，在第二階段就可以把當(dāng)前輸入的語音在語音庫中查找相應(yīng)的詞義或語義。凌陽16位SPCE061A單片機(jī)內(nèi)嵌32K字閃存，2K字SRAM，內(nèi)置10位ADC、DAC，有多達(dá)14個的中斷源。它的CPU內(nèi)核采用16位具有DSP功能的微處理器芯片， 而且CPU可最高工作在49MHz的主頻下，能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號，因此與其他類型的單片機(jī)相比，在數(shù)字語音處理方面SPCE061A更具有優(yōu)勢?；赟PCE061A設(shè)計了一個具有語音識別功能的機(jī)器人。經(jīng)過訓(xùn)練，訓(xùn)練人可使用各種命令讓機(jī)器人完成許多有趣的動作，使得人機(jī)交互更具智能化。

　　SPCE061A最小系統(tǒng)

　　SPCE061A最小系統(tǒng)中，含有SPCE061A芯片外圍的基本模塊，其主要由晶體輸入模塊（OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（PLL）、復(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等組成，參看圖 4-1。在OSC32O、OSC32I端口接上晶體振蕩器和諧振電容，在VCOIN端口接上相對應(yīng)的電容和電阻后即可工作。在其他不用的VDD端口和GND端口也不能懸空應(yīng)該接上0.1uF的耦合電容以提高抗干擾能力。 圖4-1SPCE061A最小系統(tǒng)。

　　時鐘電路設(shè)計

　　日常生活中的鐘表、實(shí)時時鐘延時以及其他與時間相關(guān)產(chǎn)品所采用的是32768Hz的實(shí)時時鐘。在SPCE061A時鐘電路中使用的是晶體振蕩器，采用頻率為32768Hz外接晶體，SPCE061A時鐘電路的連線圖可參看圖。

　　鎖相環(huán)電路設(shè)計

　　鎖相環(huán)（Phase Lock Loop）是將32768Hz的實(shí)時時鐘（RTC）進(jìn)行倍頻，調(diào)整至49.152MHz、40.96MHz、32.768MHz、24.576MHz或20.480MHz的系統(tǒng)時鐘Fosc參看圖。
　　LTE測試資訊與技術(shù)文章，可參閱電子發(fā)燒友Designs of week欄目——“化解4G質(zhì)量難題？LTE測試出狠招！”

　電源模塊

　　電源輸入端口是61板的能源供應(yīng)中心，整塊板子的電源都是由此提供進(jìn)去，可采用電池或穩(wěn)壓電源提供5V輸入，并且必須至少保證電流在50mA以上，否則會造成系統(tǒng)無法倍頻和下載出錯。SPCE061A的內(nèi)核供電為3.3V，由于I/O端口可接3.3V也可以接5V，所以在電源模塊中有一個端口電平選擇跳線J5用于選擇端口電壓，電源模塊參看圖，如下：

　　由于此系統(tǒng)需要的端口高電平為5V，所以圖當(dāng)中的J5跳線需要跳到1和2上。

　　放音電路設(shè)計

　　將HM628128A中存儲的語音數(shù)據(jù)順序取出，解碼后，以8kHz的速率進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出，語音數(shù)據(jù)經(jīng)電容濾波恢復(fù)成原始語音波形，最后用三極管驅(qū)動揚(yáng)聲器放音。SPCE061A音頻輸出共有兩個DAC通道，DAC1和DAC2輸出的模擬電信號通過DAC1和DAC2引腳輸出。DAC的輸出范圍是0x0000～0xFFFF。DAC1和DAC2的輸出數(shù)據(jù)應(yīng)寫入P_DAC1和P_DAC2單元。上電復(fù)位以后，兩個DAC均被自動打開，此時會消耗少量的電流（幾個毫安）。如若不需要，盡量關(guān)閉DAC輸出（將P_DAC_Ctrl單元的第一位置為1）。而且DAC的直流電壓必須保持平穩(wěn)地變化，否則可能由于電壓的突變引起揚(yáng)聲器產(chǎn)生雜音。為減緩電壓的變化幅度，從而輸出高質(zhì)量的音頻數(shù)據(jù)可以采用ramp up/down技術(shù)。其應(yīng)用條件是：被喚醒/上電復(fù)位后首次使用DAC時，上電復(fù)位功能應(yīng)在被關(guān)閉/進(jìn)入睡眠狀態(tài)之前。 放音利用的是SPCE061A內(nèi)部的DAC，電路參看圖4-8。圖中的SPY0030是凌陽公司的產(chǎn)品。和LM386相比，在工作電壓上，LM386需在4V以上，而SPY0030僅需2.4V（兩節(jié)電池）即可工作；在輸出功率上，LM386僅在100mW以上，而SPY0030可達(dá)700mW。

　　機(jī)器人硬件驅(qū)動電路

　　機(jī)器人驅(qū)動電路采用功率較大的三極管搭成H橋來驅(qū)動電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)與電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)中使用H橋驅(qū)動的電機(jī)包括兩個用于走路的電機(jī)與一個頭部轉(zhuǎn)向的電機(jī)。同時用了一個三極管驅(qū)動單向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，如加速電機(jī)與發(fā)射電機(jī)。

　　語音處理技術(shù)本身就是一門理論性強(qiáng)、實(shí)用面廣而且難度較大的綜合學(xué)科。而開發(fā)出具有語音功能的單片機(jī)也是相當(dāng)困難的。凌陽unsp系列16位單片機(jī)，就是適應(yīng)這種需求而設(shè)計的。凌陽SPCE061A實(shí)現(xiàn)語音識別其獨(dú)特之處在于：硬件電路簡單，因?yàn)镾PCE061A是一款專門為語音信號處理設(shè)計的單片機(jī)，麥克風(fēng)和喇叭可以直接接入，接放大電路可不用外接。具有一套高效的指令系統(tǒng)，軟件編程容易，有相應(yīng)的API函數(shù)，可直接調(diào)用。