基于SPCE061A的小車語音控制系統(tǒng)
引言
語音控制系統(tǒng)是一種智能化系統(tǒng),目前國內(nèi)較成型的語音控制產(chǎn)品還不多,因此,進(jìn)行這方面的研究是很有意義的。
SPCE061A是一款16位微控制器,其高速的處理和特殊的內(nèi)核結(jié)構(gòu)使它能夠非常快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào),同時(shí)其內(nèi)嵌32KB的FLASHROM和2KB的SRAM能夠存儲(chǔ)所需的數(shù)據(jù)和程序,特別是其所提供的語音識(shí)別函數(shù)可供方便地進(jìn)行調(diào)用,不需要過多地考慮語音算法,為語音識(shí)別設(shè)計(jì)帶來了很大的方便。本文選用SPCE061A作為該系統(tǒng)的控制核心,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
方案論證
主控模塊和語音處理模塊的選擇
較MCS-51系列單片機(jī)而言,SPCE061A單片機(jī)內(nèi)部集成有32KB的ROM、2KB的SRAM,更能滿足軟件對(duì)空間的要求,且不需要擴(kuò)展相關(guān)存儲(chǔ)器。另外,該類單片機(jī)完全支持C語言,軟件編寫比較方便,語音處理模塊采用凌陽的語音壓縮算法,也用軟件來實(shí)現(xiàn)。該單片機(jī)內(nèi)部集成有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能,方便實(shí)現(xiàn)語音錄放功能。
電機(jī)模塊的選擇
電機(jī)模塊選擇直流電機(jī)。與步進(jìn)電機(jī)相比較而言,直流電機(jī)具有轉(zhuǎn)速快、控制方便等特點(diǎn),更能夠滿足小車較高速行駛情況的要求,如圖2所示。
圖2電機(jī)控制模塊原理圖
測(cè)路程方案的選擇
本文利用紅外對(duì)管來實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的路程測(cè)量。在小車的車輪轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)不透光轉(zhuǎn)盤,在轉(zhuǎn)盤邊緣均勻地打N個(gè)孔,當(dāng)紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光經(jīng)小孔照射到接收管時(shí),接收管的反向端電平將發(fā)生變化,單片機(jī)通過檢測(cè)這種電平的變化便可以自行計(jì)算出小車的運(yùn)行路程。紅外對(duì)管還具有體積較小、安裝較霍爾傳感器更方便、成本低等特點(diǎn)。
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
語音控制小車的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成:一部分是SPCE061A精簡開發(fā)板,另外一部分是電機(jī)控制板。SPCE061A精簡開發(fā)板為系統(tǒng)主控模塊,電機(jī)控制板則驅(qū)動(dòng)小車的前后兩個(gè)電機(jī)按系統(tǒng)的要求工作。
小車控制板主要包括接口模塊、電機(jī)控制模塊、預(yù)留傳感器接口以及電源模塊等幾部分。其中,電源模塊采用集成穩(wěn)壓芯片L7805,在輸出端(控制板的JP11)并接了一個(gè)470μF的去耦電容和一個(gè)0.1μF的濾波電容,增強(qiáng)了系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性和抗干擾性能。
電機(jī)控制模塊是整個(gè)控制板的核心部分,其根據(jù)61板的具體輸出信號(hào)啟動(dòng)或停止相應(yīng)的電機(jī),并調(diào)整電機(jī)的正反轉(zhuǎn)方向,實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒退等功能。后電機(jī)的控制電路包括方向控制和速度控制兩個(gè)單元,前電機(jī)的控制電路則只有方向控制單元??刂茊卧?fù)責(zé)小車電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止三態(tài)控制。速度控制單元是擴(kuò)展單元,以適應(yīng)不同的場(chǎng)合需求。
紅外對(duì)管測(cè)小車運(yùn)行路程部分的原理圖如圖3所示。
圖3紅外對(duì)管電路原理圖
紅外發(fā)光管D2和接收管U4安裝在同一水平線上,發(fā)射管D2一直處于發(fā)射工作狀態(tài)。當(dāng)D2和U4間沒有被擋住,即D2發(fā)射的紅外線照射在U4上時(shí),U4的2腳和3腳導(dǎo)通,同時(shí)2腳和1腳也導(dǎo)通,此時(shí)晶體管Q1的基極電壓為Ub=VDD×R12/(R12+R10),Q1導(dǎo)通,SPEED端近似于接地,呈低電平狀態(tài)。當(dāng)D2和U4間被擋住時(shí),即D2發(fā)射的紅外線不能照射在U4上時(shí),U4的2腳和3腳截止,同時(shí)2腳和1腳也截止,此時(shí)Q1的基極經(jīng)電阻R12和R10接地,即基極電壓為0V,此時(shí)Q1截止,SPEED端經(jīng)電阻R11接到VDD,呈高電平狀態(tài)。單片機(jī)通過檢測(cè)這種高低電平的變化來實(shí)現(xiàn)小車的路程測(cè)量。
軟件部分
主程序流程
小車的主程序流程圖如圖4所示,主要分為四部分:初始化部分、訓(xùn)練部分、識(shí)別部分和重訓(xùn)操作。
圖4主程序流程圖
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評(píng)論