基于lm3s811的聲控輪式機(jī)器人-文庫吧
2025-01-03 14:40 本頁面
【正文】 開發(fā)一套語音識(shí)別軟件配合上述硬件組成一個(gè)語音采集識(shí)別模塊。方案二：采用ICRoute公司生產(chǎn)的LD3320高性能語音識(shí)別芯片和相關(guān)外設(shè)。對(duì)上述兩個(gè)方案進(jìn)行比較可見，方案一中的語音采集識(shí)別軟件工程編寫繁雜沉重且難以實(shí)現(xiàn)，故而放棄方案一。反觀方案二，由于LD3320芯片集成了語音識(shí)別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)、音頻輸出等接口，且不需要外接諸如Flsha、ARM等多余的輔助芯片，故而本設(shè)計(jì)選擇方案二。 輪式機(jī)器人調(diào)速系統(tǒng)由于本設(shè)計(jì)的動(dòng)力控制模塊所采用的是直流減速電機(jī)，所以就本系統(tǒng)而言，運(yùn)用可控的直流電源即可達(dá)到直流調(diào)速。現(xiàn)列出較常用的直流調(diào)速系統(tǒng)。方案一：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，即用交流發(fā)電機(jī)給所需要調(diào)速的直流電機(jī)供電。這個(gè)過程中調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出的電壓，從而達(dá)到對(duì)直流電機(jī)控制調(diào)速的目的。方案二：脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation）， 簡(jiǎn)稱PWM，即由微處理器輸出一組數(shù)字信號(hào)，可以調(diào)節(jié)其晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間（占空比），即通過改變脈沖寬度來增加或者減小輸出電壓的平均值，借此來控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以達(dá)到控制直流電機(jī)運(yùn)行的目的。由此比較上述兩個(gè)方案，由于方案一中所取設(shè)備較多，體積較大，成本很高，維護(hù)不方便等劣勢(shì)，故不采用方案一。而由于PWM操作方便，功耗極小，而且尤為重要的是其控制效率極高，綜上所述，本設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)選擇方案二。 控制系統(tǒng)方案一：由低通濾波器和功率放大器組成的濾波放大電路結(jié)合H橋組成的系統(tǒng)。當(dāng)PWM通過低通濾波器整流以后，輸出的信號(hào)會(huì)被整流為直流，再經(jīng)由功率放大器，對(duì)整流過的信號(hào)進(jìn)行放大處理，由此進(jìn)入H橋，通過H橋的特性來控制輪式機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)。方案二：采用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由PWM提供L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需要的工作電壓，并相應(yīng)的改變PWM的占空比來控制直流電機(jī)的工作。L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，其主要芯片L298N由于工作電壓高，輸出電流大等特點(diǎn)，受到了控制行業(yè)廣大愛好者的使用。對(duì)比此前的兩個(gè)方案，方案一明顯的比方案二復(fù)雜許多，且進(jìn)過對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出，方案一中由于各種原因?qū)е铝颂幚砥髌脚_(tái)的電壓對(duì)方案一模塊造成了很大的干擾，故而與較為簡(jiǎn)單的方案二比較而言，更傾向與方案二，所以本組就控制系統(tǒng)而言，選擇方案二。 本系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)以CortexM3系列的LM3S811芯片為基礎(chǔ)，以LD3320語音模塊和L298N直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為助理實(shí)現(xiàn)了一個(gè)語音識(shí)別控制的輪式機(jī)器人。由語音接收麥克風(fēng)接收到相應(yīng)的語音指令，經(jīng)由LD3320芯片進(jìn)行非特定語音識(shí)別后再由其芯片內(nèi)部的16位A/D將相應(yīng)的語音命令轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到LM3S811中，繼而改變LM3S811輸出的PWM的占空比來控制L298N的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到運(yùn)用語音操控輪式機(jī)器人的目的。其整體框圖如下。 系統(tǒng)總體框圖3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件部分由以下三部分組成：最小系統(tǒng)、語音識(shí)別模塊、控制模塊，下面對(duì)其分別介紹。 最小系統(tǒng)本最小系統(tǒng)主要包括LM3S81時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。系統(tǒng)整體以LM3S811為核心。LM3S811含有豐富的片上外設(shè)資源，如ADC、看門狗、PWM、SPI等。本系統(tǒng)未使用LM3S811片上的看門狗和SPI模塊，而只使用了其片上的PWM、ADC、GPIO及SSI等模塊，無需擴(kuò)展外部ROM等。而LM3S811協(xié)調(diào)著整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊的有序工作及承擔(dān)著語音信號(hào)處理的任務(wù)。
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