【正文】 基于單片機的語音識別系統(tǒng)基于單片機的語音識別系統(tǒng)摘要近幾年來，智能化和自動化技術(shù)在玩具制造領(lǐng)域中越來越被關(guān)注。本文介紹一種智能化小車控制系統(tǒng)的設計——語音控制小車。語音控制小車是基于SPCE061A的代表性興趣產(chǎn)品，它配合61板推出，綜合應用了SPCE061A的眾多資源，小車采用語音識別技術(shù)，可通過語音命令對其行駛狀態(tài)進行控制 。首先介紹了SPCE061A的主要性能及其引腳的功能；接著完成了電源電路、復位電路、鍵盤電路、音頻輸入電路，音頻輸出電路和無線控制電路等硬件功能模塊的設計。軟件設計模塊能實現(xiàn)智能小車的前進、后退、轉(zhuǎn)向、停止、避障、表演動作以及循線等功能。測試表明，在環(huán)境背景噪音不太大，控制者的發(fā)音清晰的前提下，語音控制小車的語音識別系統(tǒng)能對特定的語音指令做出智能反應，做出預想中的有限的動作關(guān)鍵詞 ：spec061a 語音識別 驅(qū)動電路 聲控小車 智能反應 IV AbstractIn recent years, Intelligent and automation technology in the toy manufacture have been paid more and more an intelligent vehicle control system design. SPCE061A program the system to singlechip, based on implementation of the car39。s voice control, This paper introduces the hardware subsystem design and implementation. The SPCE061A39。s main characters and pin function are introduced firstly. Completed the power circuit, reset circuit, keyboard circuitry, audio input circuits, audio output circuit and control circuit of wireless hardware such as the design of function modules. Software design module can achieve smart car forward, backward, turn, stop, obstacle avoidance, performing actions, as well as online functions. Test showed that the background noise in the environment is not too great, control persons under the premise of clear pronunciation, voice control car speech recognition systems for specific voice mands to make intelligent reaction, limited to the desired action.Keywords: spec061a 、voice recogniton、Driving circuit、Voice control dolly、intelirent response 目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11 方案介紹及設計簡介 2 小車的控制要求及設計方案 2 小車的控制要求 2 方案設計與論證 2 SPCE061A 簡介 3 SPCE061A單片機概述 5 SPCE061A的介紹 7 SPCE061A的結(jié)構(gòu) 7 SPCE061A 單片機強大的語音功能 8 語音識別的原理 8 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 9 語音控制小車設計要求 10 功能要求 10 語音控制小車的主要功能 10 參數(shù)說明 10 注意事項 102 電路設計及程序設計 11 電路設計基礎(chǔ)知識 11 電路方框圖及說明 13 各部分電路設計 13 電機的選擇 14 繼電器驅(qū)動電路的設計 14 行駛狀態(tài)控制電路設計 15 麥克錄音輸入及AGC電路 16 語音播報電路 183 軟件設計 19 軟件流程圖及設計思路說明 19 程序設計 20 模塊設計 20 中斷流程圖部分 20 語音識別部分 224 連接和操作說明 25 硬件模塊連接圖 25 功能說明 25 代碼下載 26 訓練小車 27 聲控小車 28 重新訓練 28總結(jié) 30致謝 31參考文獻 32附件1 系統(tǒng)程序說明 33前言語音識別技術(shù)是近年來十分活躍的研究領(lǐng)域。語音識別系統(tǒng)的實用化研究是語音識別研究的一個主要方向。以玩具市場為例，具有高科技含量的電子玩具、智能玩具發(fā)展迅猛，電子互動式、智能化玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流。我國是玩具生產(chǎn)和出口大國，但在高科技玩具的發(fā)展方面和國外的差距很大，因此，及時投入精力廣泛開展這方面的研究，無論對技術(shù)創(chuàng)新應用，還是社會經(jīng)濟發(fā)展，都有巨大的現(xiàn)實意義。與機器進行語音交流，讓機器明白你說什么，這是人們長期以來夢寐以求的事情。語音識別技術(shù)就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳奈谋净蛎畹母呒夹g(shù)。近二十年來，語音識別技術(shù)取得顯著進步，開始從實驗室走向市場。語音識別功能大大增加了玩具使用的樂趣，并使玩具體現(xiàn)出一定的智能性，因此成為大部分電子玩具、智能玩具設計中使用的關(guān)鍵技術(shù)。 本文利用凌陽單片機設計一個具有語音識別功能的智能遙控小車。該設計將遙控車由傳統(tǒng)的手動遙控改成了語音識別遙控，集成了先進的語音識別技術(shù)，加上小車的機動靈活的特點，使控制者可以通過語音控制小車實現(xiàn)預設動作，從而釋放控制者的雙手，而且小車和控制者之間還具有一定的交互功能。所以此次研究具有較強的實用性和發(fā)展前景。1 方案介紹及設計簡介 小車的控制要求及設計方案 小車的控制要求論文設計的要求是要用語音來控制小車的行駛狀態(tài)。根據(jù)開始語音訓練錄制的語音命令來控制小車的前進、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止；在行駛的過程中小車通過光電傳感器自動檢測障礙物，并且自動避開障礙物繞道行駛。在整過行駛過程中小車自動記錄行駛的路程和時間。 方案設計與論證本系統(tǒng)為典型的實時控制系統(tǒng)，易用單片機控制來實現(xiàn)，這里以凌陽SPCE061A單片機為主控元件，提出兩種設計方案。方案一：采用凌陽SPCE061A十六位單片機，對小車的整個行駛過程進行實時監(jiān)控，完成所有功能需要24個I/O口，由于凌陽SPCE061A單片機提供32個I/O口，一片即可實現(xiàn)所有功能，這為設計過程提供了極大方便。其主要設計思想是：小車上，安裝一個霍爾元件利用單片機的IOB3外部中斷判別輪胎轉(zhuǎn)數(shù)的結(jié)果用以計算路程；安裝三個檢測障礙物的光電檢測器和一個碰撞開關(guān)，利用IOBIOBIOB6用掃描的方式來控制拐彎和返回；利用單片機的IOB8IOB11控制繼電器選擇小車的正、反向行駛；凌陽SPCE061A十六位單片機提供了豐富的時基信源和時基中斷，給設計者以大量的選擇空間，并給設計者提供精確的時基計數(shù)，其加減速通過大功率電阻消耗功率來實現(xiàn)。整體框架如圖1，這種方案可以使程序簡單，易于控制。方案二：此方案也采用凌陽SPCE061A十六位單片機，與第一種方案不同之處在于利用單片機的IOB8 、IOB9產(chǎn)生控制調(diào)速的脈寬和控制小車的正、反行駛，用凌陽SPCE061A十六位單片機的TimeA和TimeB很容易實現(xiàn)脈寬調(diào)制，這大大加強了用脈寬調(diào)制控制加減速的可選性，但對繼電器要求較高，這里考慮到大眾化設計，采用第一個方案。IOB5IOB6DAC2數(shù)據(jù)線IOA8IOA14DAC1片選端IOB8IOB11IOB4IOB8IOB11左凌陽SPCE061A單片機 中右光電檢測障礙物霍爾元件檢測輪子轉(zhuǎn)數(shù)用來計算路程光電檢測障礙物LED顯示電路音頻放大電路語音輸 出主控電路正反向IOB3圖1 系統(tǒng)原理框圖 SPCE061A 簡介在眾多的單片機中，如C5ARM、AVR等，我們選擇了凌陽系列的單片機，采用的是凌陽61單片機，因為它本身具有音頻處理功能，我們板子上具有音頻輸出，輸入通道，具有麥克風，揚聲器等硬件。在凌陽公司提供的開發(fā)環(huán)境中本身就具有關(guān)于音頻處理的庫函數(shù)以及音頻壓縮軟件，在進行處理的時候比較容易，所以我們選擇凌陽61的單片機，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：凌陽61單片機及硬件基本結(jié)構(gòu)SPCE061A 是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機，使用它可以非常方便靈活的實現(xiàn)語音的錄放系統(tǒng)，該芯片擁有8 路10 位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。兩路10 精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成語音的播放。另外凌陽十六位單片機具有易學易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標準C 語言，可以實現(xiàn)C 語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件：SPCE061A 片內(nèi)還集成了一個ICE（在線仿真電路）接口，使得對該芯片的編程、仿真都變得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽科技提供的集成開發(fā)環(huán)境（unSP IDE）用戶可以利用它對芯片進行真實的仿真；而程序的下載（燒寫）也是通過該接口進行下載。SPCE061A 是繼μ’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號。因此，與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識別應用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟的選擇。 SPCE061A單片機概述隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理（DSP，Digital Signal Processing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機就是為適應這種發(fā)展而設計的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱μ’nSP?）。圍繞μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列單片機（以下簡稱μ’nSP?家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以μ’nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設接口部件，如圖2所示。μ’nSP?內(nèi)核是一個通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應用場合。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強的功能和更低的成本。 μ’nSP?家族有以下特點:（1）體積小、集成度高、可靠性好且易于擴展 μ’nSP?家族把各功能部件模塊化地集成在一個芯片