【正文】 1 板與機器人驅(qū)動電路構(gòu)成。61 板作為整個系統(tǒng)的主控板，驅(qū)動電路驅(qū)動電機在主控板61 板的控制下完成各個動作。另外增加了特定人語音識別的功能，通過命令來控制機器人，使機器人智能化。第二章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 SPCE061A的簡介 概述SPCE061A是臺灣凌陽科技公司研制的一個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(簡稱“0nSPT39。)。SPCE061 A既具有體積小、集成度高、可靠性好的特點，又具有較強的中斷處理能力、高性能的價格比和功能強、效率高的指令系統(tǒng)及低功耗、低電壓的特點，以u39。nSP (TM)為核心的SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟的選擇。 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(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電小于2uA/；(9)2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)；(10)2個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個中斷源可來自定時器AB，時基，2個外部時鐘源輸入，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)時鐘信號；(15)32768Hz實時時鐘；(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(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，使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210s的語音數(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) 適用于語音信號處理的主要特點SPCE061A除了具有集成度高、性能可靠、價格低廉的特點外，在A/D和D/A中都設(shè)有針對語音信號處理的功能，若把A/D,D/A轉(zhuǎn)換接口與其內(nèi)核u39。nSP的DSP運算功能配合使用，就可方便地實現(xiàn)語音識別功能，從而使其能更好地用于聲控和語音識別領(lǐng)域。 機器人 主要功能：　◆通過語音命令對其進行控制； ◆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； 實物圖 機器人實物圖 注意事項機器人在發(fā)射飛盤時不要面向人，避免受傷；機器人要輕拿輕放，應(yīng)該避免摔打；在安裝電池時注意正負(fù)極，否則容易燒壞機器人電機或主控制板。 硬件驅(qū)動電路：左右腿、脖子電機驅(qū)動加速度、發(fā)射電機驅(qū)動 機器人驅(qū)動電路原理圖機器人驅(qū)動電路采用功率較大的三極管搭成H 橋來驅(qū)動電機，可以實現(xiàn)電機的正向旋轉(zhuǎn)與電機的反向旋轉(zhuǎn)。這些電機包括2 個用于走路的電機與一個頭部轉(zhuǎn)向的電機。另外用了一個三極管驅(qū)動單向旋轉(zhuǎn)的電機，包括加速電機與發(fā)射電機，驅(qū)動電路比較簡單。 機器人線路的辨認(rèn) 需要改裝的控制線共有14條，10根電機連線、2根眼睛連線、2根喇叭連線。可以根據(jù)顏色和部位辨別線路的作用，下面分別介紹：該機器人載體共有5個電機，腿部有2個電機，控制機器人的行走方向；胸部有1個電機，控制機器人的頭部轉(zhuǎn)向；頭部有2個電機，1個是加速電機，1個是發(fā)射電機，配合使用可以發(fā)射簧片。5個電機共有10條連線。腿部電機：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：紅色和黑色的連線。頭部發(fā)射電機：藍(lán)色和淺藍(lán)色連線。頭部加速電機：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。 機器人電機線路、電源線路與驅(qū)動電路板的連接驅(qū)動電路板上面一排焊孔就是電機與驅(qū)動電路板的接口。其中標(biāo)號的意義為：M表示Motor，電機的意思，L表示Left，左邊，M_L1合起來就是左腿電機的意思，同理M_L2是另一條左腿電機連線。根據(jù)前面辨認(rèn)，左腿電機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將影響電機的正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，根據(jù)控制信號需要連接。中間的標(biāo)號VCC與M_J1是連接加速電機的兩個接口。該電機是單向電機，只可以向一個方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)前面電機連線的辨認(rèn)，該電機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)射電機接口，接藍(lán)色連線；VCC——發(fā)射電機接口，接淡藍(lán)色連線；M_J1——加速電機接口，接綠色連線；VCC——加速電機接口，接黑色或棕色連線；M_T1——旋轉(zhuǎn)電機接口，接旋轉(zhuǎn)電機的一根連線；M_T2——旋轉(zhuǎn)電機接口，接旋轉(zhuǎn)電機的另一根連線；M_R1——右腿電機接口，接右腿電機的一根連線；M_R2——右腿電機接口，接右腿電機的另一根連線；M_L1——左腿電機接口，接左腿電機的一根連線；M_L2——左腿電機接口，接左腿電機的另一根連線。焊接完畢，機器人按拆的反過程裝上，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 程序分析在主函數(shù)中調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成特定人語音的訓(xùn)練，然后再訓(xùn)練成功后進行語音識別，根據(jù)識別的命令執(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)志位來進行判斷。將訓(xùn)練好的語音模型導(dǎo)出存儲到FLASH中使用庫函數(shù)BSR_ExportSDWord(uiCommandID)；進行操作，然后再調(diào)用讀寫FLASH中的函數(shù)進行。在進行語音識別時，首先讀取FLASH 將語音模型取得，然后調(diào)用BSR_ImportSDWord(uiCommandID)；函數(shù)將語音資源載入內(nèi)存。在識別出命令后，執(zhí)行相關(guān)動作，相關(guān)動作操作就是操作電機的正向或反向旋轉(zhuǎn)同時配合延時與播放聲音組合起來形成不同的動作。 位操作模塊由于SPCE061A沒有位操作指令，而在程序控制電機的時候需要經(jīng)常操作某一位，為了方便程序的編寫，增強可讀性，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)。 語音播放函數(shù)停止語音播放調(diào)用語音播放初始化函數(shù)調(diào)用語音播放準(zhǔn)備播放函數(shù)清看門狗調(diào)用語音播放系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)返回判斷語音播放是否結(jié)束YN開始 SACM_S480自動播放流程圖在本系統(tǒng)的軟件設(shè)計當(dāng)中，將語音播放的程序設(shè)計為語音播放模塊，可方便地調(diào)用；語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)就是控制電機的通與斷的組合完成不用的動作，在需要的時候播放語音，實現(xiàn)一定的效果，具體請參考函數(shù)原形。在一般動作中，控制電機的正轉(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正向旋轉(zhuǎn)就可以了；如果左腿向后走，那么只要控制電機向相反方向旋轉(zhuǎn)就可以了。機器人眼睛點亮，只要IOB12口送高電平就可以完成。只有跳舞動作稍微復(fù)雜了一點，在跳舞動作中采用語音與動作同時進行的方法。將語音資源分成小段，播放一點語音，執(zhí)行一點動作，然后再播放語音……。將語音分成小段的目的就是便于調(diào)整機器人動作，否則播放語音時不能調(diào)整機器人的動作，這樣機器人的動作就單調(diào)了。在整個函數(shù)中對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口的位時顯得麻煩，但是在一般操作的時候比較好用。另一種方法就是調(diào)用函數(shù)對IO口進行位操作，這里調(diào)用的函數(shù)為Set_IOB_Bit(unsigned int,unsigned int，unsigned int,unsigned int,unsigned int)；第一個參數(shù)為需要對IO口的哪個位進行操作，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 實現(xiàn)語音識別的步驟，分為訓(xùn)練部分與識別部分，以及在訓(xùn)練、識別過程中中斷的情況。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采集語音樣本返回語音特征模型開始初始化識別器獲得識別結(jié)果識別出語音命令執(zhí)行相應(yīng)操作返回YNNY中斷服務(wù)識別過程識別過程訓(xùn)練過程 語音識別的實現(xiàn) 初始化過程【API格式】C：int BSR_DeleteSDGroup(0)【功能說明】SRAM初始化?！緟?shù)】該參數(shù)是辨識的一個標(biāo)識符，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音命令的特征模型是通過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)練過程【API格式】C：int BSR_Train(int CommandID,int TraindMode)【功能說明】訓(xùn)練函數(shù)。【參數(shù)】CommandID：命令序號，范圍從0x100到0x105,并且對于每組訓(xùn)練語句都是唯一的。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?！痉祷刂怠坑?xùn)練成功，返回0；沒有聲音，返回1；需要更多的語音數(shù)據(jù)來訓(xùn)練，返回2；當(dāng)環(huán)境太吵時，返回3；當(dāng)數(shù)據(jù)庫滿，返回4；當(dāng)兩次輸入命令不同，返回5；當(dāng)序號超出范圍，返回6?！緜渥ⅰ竣僭谡{(diào)用訓(xùn)練程序之前，確保識別器正確的初始化；②訓(xùn)練次數(shù)是2時，則兩次一定會有差異，所以一定要保證兩次訓(xùn)練結(jié)果接近；③為了增強可靠性，最好訓(xùn)練兩次，否則辨識的命令就會傾向于噪音；④調(diào)用函數(shù)后，等待1～2秒開始訓(xùn)練，也就是說。 識別過程【API格式】C：void BSR_InitRecognizer(int AudioSource)【功能說明】辨識器初始化?！緟?shù)】該參數(shù)定義語音輸入來源，通過MIC語音輸入還是LINE_IN電壓模擬量輸入?！痉祷刂怠繜o?！続PI格式】C：int BSR_GetResult(Void)【功能說明】辨識中獲取數(shù)據(jù)?！緟?數(shù)】無?！痉祷刂怠慨?dāng)無命令識別出來時，返回0；識別器停止、未初始化或識別未激活返回－1；當(dāng)識別不合格時返回－2；當(dāng)識別出來時返回命令的序號?！緜渥ⅰ吭摵瘮?shù)用于啟動辨識。