【正文】 1 板與機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。61 板作為整個(gè)系統(tǒng)的主控板，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)在主控板61 板的控制下完成各個(gè)動(dòng)作。另外增加了特定人語(yǔ)音識(shí)別的功能，通過(guò)命令來(lái)控制機(jī)器人，使機(jī)器人智能化。第二章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) SPCE061A的簡(jiǎn)介 概述SPCE061A是臺(tái)灣凌陽(yáng)科技公司研制的一個(gè)16位結(jié)構(gòu)的微控制器。它的內(nèi)核采用本公司最新推出的(Microcontroller and Signal Processor)16位微處理器芯片(簡(jiǎn)稱“0nSPT39。)。SPCE061 A既具有體積小、集成度高、可靠性好的特點(diǎn)，又具有較強(qiáng)的中斷處理能力、高性能的價(jià)格比和功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)及低功耗、低電壓的特點(diǎn)，以u(píng)39。nSP (TM)為核心的SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 SPCE061A結(jié)構(gòu)圖 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 ： SPCE061A的結(jié)構(gòu) 芯片性能SPCE061A的主要性能特點(diǎn)如下：(1)16位u39。nSP(TM)微處理器；(2)，I/；(3)；(4)內(nèi)置2k字SRAM；(5)內(nèi)置32K字Flash存儲(chǔ)器；(6)可編程音頻處理；(7)晶體振蕩器；(8)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電小于2uA/；(9)2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；(10)2個(gè)10位DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換)輸出通道；(11)16位通用可編程輸入/輸出端口；(12)14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器AB，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒；(13)具備觸鍵喚醒的功；(14)鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；(15)32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘；(16)7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；(17)聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能；(18)具備串行設(shè)備接口；(19)低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能；(20)內(nèi)置在線仿真電路接口ICE (lnCircuit Emulator)；(21)具有保密能力；(22)具有WatchDog功能；(23)可編程音頻處理，使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210s的語(yǔ)音數(shù)據(jù)。 SPCE061A 最小系統(tǒng)SPCE061A最小系統(tǒng)當(dāng)中，包括SPCE061A芯片外圍的基本模塊，有：晶振輸入模塊（OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（PLL）、復(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等。 SPCE061A 最小系統(tǒng) 適用于語(yǔ)音信號(hào)處理的主要特點(diǎn)SPCE061A除了具有集成度高、性能可靠、價(jià)格低廉的特點(diǎn)外，在A/D和D/A中都設(shè)有針對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理的功能，若把A/D,D/A轉(zhuǎn)換接口與其內(nèi)核u39。nSP的DSP運(yùn)算功能配合使用，就可方便地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能，從而使其能更好地用于聲控和語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域。 機(jī)器人 主要功能：　◆通過(guò)語(yǔ)音命令對(duì)其進(jìn)行控制； ◆可以跳兩首舞曲；◆走步功能、轉(zhuǎn)向功能、轉(zhuǎn)頭功能；◆發(fā)射飛盤功能； 實(shí)物圖 機(jī)器人實(shí)物圖 注意事項(xiàng)機(jī)器人在發(fā)射飛盤時(shí)不要面向人，避免受傷；機(jī)器人要輕拿輕放，應(yīng)該避免摔打；在安裝電池時(shí)注意正負(fù)極，否則容易燒壞機(jī)器人電機(jī)或主控制板。 硬件驅(qū)動(dòng)電路：左右腿、脖子電機(jī)驅(qū)動(dòng)加速度、發(fā)射電機(jī)驅(qū)動(dòng) 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路原理圖機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路采用功率較大的三極管搭成H 橋來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)與電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)。這些電機(jī)包括2 個(gè)用于走路的電機(jī)與一個(gè)頭部轉(zhuǎn)向的電機(jī)。另外用了一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)單向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，包括加速電機(jī)與發(fā)射電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單。 機(jī)器人線路的辨認(rèn) 需要改裝的控制線共有14條，10根電機(jī)連線、2根眼睛連線、2根喇叭連線?？梢愿鶕?jù)顏色和部位辨別線路的作用，下面分別介紹：該機(jī)器人載體共有5個(gè)電機(jī)，腿部有2個(gè)電機(jī)，控制機(jī)器人的行走方向；胸部有1個(gè)電機(jī)，控制機(jī)器人的頭部轉(zhuǎn)向；頭部有2個(gè)電機(jī)，1個(gè)是加速電機(jī)，1個(gè)是發(fā)射電機(jī)，配合使用可以發(fā)射簧片。5個(gè)電機(jī)共有10條連線。腿部電機(jī)：粉色（或相近顏色）和黑色一組，藍(lán)色和淺藍(lán)色（或相近顏色）一組。胸部電機(jī)：紅色和黑色的連線。頭部發(fā)射電機(jī)：藍(lán)色和淺藍(lán)色連線。頭部加速電機(jī)：一般是黑色和綠色的連線，或棕色和綠色的連線。眼睛連線：白色和土黃色的連線。喇叭連線：兩條粉色的連線。電源連線：紅色的是正極，黑色的是負(fù)極。 機(jī)器人電機(jī)線路、電源線路與驅(qū)動(dòng)電路板的連接驅(qū)動(dòng)電路板上面一排焊孔就是電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路板的接口。其中標(biāo)號(hào)的意義為：M表示Motor，電機(jī)的意思，L表示Left，左邊，M_L1合起來(lái)就是左腿電機(jī)的意思，同理M_L2是另一條左腿電機(jī)連線。根據(jù)前面辨認(rèn)，左腿電機(jī)是粉色和黑色兩根連線，具體是粉色接M_L1還是黑色接M_L1將影響電機(jī)的正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，根據(jù)控制信號(hào)需要連接。中間的標(biāo)號(hào)VCC與M_J1是連接加速電機(jī)的兩個(gè)接口。該電機(jī)是單向電機(jī)，只可以向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)前面電機(jī)連線的辨認(rèn)，該電機(jī)是黑色和綠色的連線或者是棕色和綠色的連線，一般黑色或棕色的連線接VCC，綠色的連線接M_J1。下面列出標(biāo)號(hào)意義，按照從左向右的順序：EYE_N——眼睛接口，接眼睛的負(fù)極連線（白色）；IOB12——眼睛接口，接眼睛的正極連線（土黃色）；M_F1——發(fā)射電機(jī)接口，接藍(lán)色連線；VCC——發(fā)射電機(jī)接口，接淡藍(lán)色連線；M_J1——加速電機(jī)接口，接綠色連線；VCC——加速電機(jī)接口，接黑色或棕色連線；M_T1——旋轉(zhuǎn)電機(jī)接口，接旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一根連線；M_T2——旋轉(zhuǎn)電機(jī)接口，接旋轉(zhuǎn)電機(jī)的另一根連線；M_R1——右腿電機(jī)接口，接右腿電機(jī)的一根連線；M_R2——右腿電機(jī)接口，接右腿電機(jī)的另一根連線；M_L1——左腿電機(jī)接口，接左腿電機(jī)的一根連線；M_L2——左腿電機(jī)接口，接左腿電機(jī)的另一根連線。焊接完畢，機(jī)器人按拆的反過(guò)程裝上，把電池盒蓋稍作處理，固定背板，在背板上固定61板，組裝就完成了。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序分析在主函數(shù)中調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成特定人語(yǔ)音的訓(xùn)練，然后再訓(xùn)練成功后進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，根據(jù)識(shí)別的命令執(zhí)行相關(guān)的操作。程序流程圖見附表A。 擦除Flash模塊判斷是否為第一次下載根據(jù)FLASH中的標(biāo)志位來(lái)進(jìn)行判斷。將訓(xùn)練好的語(yǔ)音模型導(dǎo)出存儲(chǔ)到FLASH中使用庫(kù)函數(shù)BSR_ExportSDWord(uiCommandID)；進(jìn)行操作，然后再調(diào)用讀寫FLASH中的函數(shù)進(jìn)行。在進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別時(shí)，首先讀取FLASH 將語(yǔ)音模型取得，然后調(diào)用BSR_ImportSDWord(uiCommandID)；函數(shù)將語(yǔ)音資源載入內(nèi)存。在識(shí)別出命令后，執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，相關(guān)動(dòng)作操作就是操作電機(jī)的正向或反向旋轉(zhuǎn)同時(shí)配合延時(shí)與播放聲音組合起來(lái)形成不同的動(dòng)作。 位操作模塊由于SPCE061A沒(méi)有位操作指令，而在程序控制電機(jī)的時(shí)候需要經(jīng)常操作某一位，為了方便程序的編寫，增強(qiáng)可讀性，編寫了位操作模塊。函數(shù)voidSet_IOB_Bit(unsigned int,unsigned int,unsigned int,unsigned int,unsigned int)；參數(shù)依次為IO的位、Dir、Attrib、Data、Buffer例如操作IOB11為同相低電平輸出為Set_IOB_Bit(11,1,1,0,0)。 語(yǔ)音播放函數(shù)停止語(yǔ)音播放調(diào)用語(yǔ)音播放初始化函數(shù)調(diào)用語(yǔ)音播放準(zhǔn)備播放函數(shù)清看門狗調(diào)用語(yǔ)音播放系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)返回判斷語(yǔ)音播放是否結(jié)束YN開始 SACM_S480自動(dòng)播放流程圖在本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中，將語(yǔ)音播放的程序設(shè)計(jì)為語(yǔ)音播放模塊，可方便地調(diào)用；語(yǔ)音播放程序分為兩部分，一是播放流程控制，一是中斷播放服務(wù)程序。. 走路、跳舞等其它函數(shù)模塊這些函數(shù)就是控制電機(jī)的通與斷的組合完成不用的動(dòng)作，在需要的時(shí)候播放語(yǔ)音，實(shí)現(xiàn)一定的效果，具體請(qǐng)參考函數(shù)原形。在一般動(dòng)作中，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)就可以了。比如左腿向前走，那么控制左腿的電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)就可以了；如果左腿向后走，那么只要控制電機(jī)向相反方向旋轉(zhuǎn)就可以了。機(jī)器人眼睛點(diǎn)亮，只要IOB12口送高電平就可以完成。只有跳舞動(dòng)作稍微復(fù)雜了一點(diǎn)，在跳舞動(dòng)作中采用語(yǔ)音與動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行的方法。將語(yǔ)音資源分成小段，播放一點(diǎn)語(yǔ)音，執(zhí)行一點(diǎn)動(dòng)作，然后再播放語(yǔ)音……。將語(yǔ)音分成小段的目的就是便于調(diào)整機(jī)器人動(dòng)作，否則播放語(yǔ)音時(shí)不能調(diào)整機(jī)器人的動(dòng)作，這樣機(jī)器人的動(dòng)作就單調(diào)了。在整個(gè)函數(shù)中對(duì)IO口操作用到了2種方法，一種是使用指針直接操作IO口，這種方法在頻繁修改IO口的位時(shí)顯得麻煩，但是在一般操作的時(shí)候比較好用。另一種方法就是調(diào)用函數(shù)對(duì)IO口進(jìn)行位操作，這里調(diào)用的函數(shù)為Set_IOB_Bit(unsigned int,unsigned int，unsigned int,unsigned int,unsigned int)；第一個(gè)參數(shù)為需要對(duì)IO口的哪個(gè)位進(jìn)行操作，然后參數(shù)依次為操作IO口的Dirretory、Attribion、Data、Buffer。 API函數(shù)的介紹SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的步驟，分為訓(xùn)練部分與識(shí)別部分，以及在訓(xùn)練、識(shí)別過(guò)程中中斷的情況。開始初始化RAM執(zhí)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練結(jié)果訓(xùn)練成功返回開始定時(shí)采集語(yǔ)音樣本返回語(yǔ)音特征模型開始初始化識(shí)別器獲得識(shí)別結(jié)果識(shí)別出語(yǔ)音命令執(zhí)行相應(yīng)操作返回YNNY中斷服務(wù)識(shí)別過(guò)程識(shí)別過(guò)程訓(xùn)練過(guò)程 語(yǔ)音識(shí)別的實(shí)現(xiàn) 初始化過(guò)程【API格式】C：int BSR_DeleteSDGroup(0)【功能說(shuō)明】SRAM初始化?！緟?shù)】該參數(shù)是辨識(shí)的一個(gè)標(biāo)識(shí)符，0代表選擇SRAM,并初始化?！痉祷刂怠慨?dāng)SRAM擦除成功返回0，否則返回－1?！緜渥ⅰ空Z(yǔ)音命令的特征模型是通過(guò)BSR_Train函數(shù)保存在RAM空間中的。如果所需的RAM空間已被舊的特征模型數(shù)據(jù)占滿，新特征模型則無(wú)法保存到RAM中。利用BSR_DeleteSDGroup函數(shù)可以把RAM空間中所有的特征模型刪除，釋放出所需空間。 訓(xùn)練過(guò)程【API格式】C：int BSR_Train(int CommandID,int TraindMode)【功能說(shuō)明】訓(xùn)練函數(shù)。【參數(shù)】CommandID：命令序號(hào)，范圍從0x100到0x105,并且對(duì)于每組訓(xùn)練語(yǔ)句都是唯一的。TraindMode：訓(xùn)練次數(shù)，要求使用者在應(yīng)用之前訓(xùn)練一或兩遍：BSR_TRAIN_ONCE表示要求訓(xùn)練一次。BSR_TRAIN_TWICE表示要求訓(xùn)練兩次。【返回值】訓(xùn)練成功，返回0；沒(méi)有聲音，返回1；需要更多的語(yǔ)音數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練，返回2；當(dāng)環(huán)境太吵時(shí)，返回3；當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)滿，返回4；當(dāng)兩次輸入命令不同，返回5；當(dāng)序號(hào)超出范圍，返回6?！緜渥ⅰ竣僭谡{(diào)用訓(xùn)練程序之前，確保識(shí)別器正確的初始化；②訓(xùn)練次數(shù)是2時(shí)，則兩次一定會(huì)有差異，所以一定要保證兩次訓(xùn)練結(jié)果接近；③為了增強(qiáng)可靠性，最好訓(xùn)練兩次，否則辨識(shí)的命令就會(huì)傾向于噪音；④調(diào)用函數(shù)后，等待1～2秒開始訓(xùn)練，也就是說(shuō)。 識(shí)別過(guò)程【API格式】C：void BSR_InitRecognizer(int AudioSource)【功能說(shuō)明】辨識(shí)器初始化?！緟?shù)】該參數(shù)定義語(yǔ)音輸入來(lái)源，通過(guò)MIC語(yǔ)音輸入還是LINE_IN電壓模擬量輸入?！痉祷刂怠繜o(wú)?！続PI格式】C：int BSR_GetResult(Void)【功能說(shuō)明】辨識(shí)中獲取數(shù)據(jù)。【參 數(shù)】無(wú)?！痉祷刂怠慨?dāng)無(wú)命令識(shí)別出來(lái)時(shí)，返回0；識(shí)別器停止、未初始化或識(shí)別未激活返回－1；當(dāng)識(shí)別不合格時(shí)返回－2；當(dāng)識(shí)別出來(lái)時(shí)返回命令的序號(hào)?！緜渥ⅰ吭摵瘮?shù)用于啟動(dòng)辨識(shí)。