【正文】 61 板電源（ VCC_61），通過 61 板的 Vio 跳線產(chǎn)生 61 板的端口電源（ V1）。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 38 頁 如果讓 Q Q2 導(dǎo)通 Q Q4 關(guān)斷，如圖 58 所示，此時(shí)電流將會(huì)流經(jīng) Q負(fù)載、 Q2 組成的回路，電機(jī)正轉(zhuǎn)。 如果讓 Q Q2 導(dǎo)通 Q Q4 也導(dǎo)通，那么電流將會(huì)流經(jīng) Q Q4 組成的回路以及 Q2 和 Q3 組成的回路，如圖 511 所示，這時(shí)橋臂上會(huì) 出現(xiàn)很大的短路電流。 注意： IOB8 和 IOB9 不能同時(shí)置高電平，這樣會(huì)造成后輪驅(qū)動(dòng)全橋短路現(xiàn)象。 結(jié)合以上對前輪和后輪的狀態(tài)分析，得到小車的運(yùn)行狀態(tài)與輸入的對照表，如下表所示： 表 基本的輸入與小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對照表 IOB11 IOB10 IOB9 IOB8 后電機(jī) 前電機(jī) 小車 0 0 0 0 停轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 停 0 0 0 1 正轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 前進(jìn) 0 0 1 0 反轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn) 倒退 0 1 0 1 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 左前轉(zhuǎn) 1 0 0 1 正 轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 右前轉(zhuǎn) 另外還有一些不常用的運(yùn)行狀態(tài)，比如右后轉(zhuǎn)、左后轉(zhuǎn)等，結(jié)合以上對前輪和后輪的狀態(tài)分析，其端口對照如表 所示： 表 輸入與小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對照表 IOB11 IOB10 IOB9 IOB8 后電機(jī) 前電機(jī) 小車 0 1 1 0 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 右后轉(zhuǎn) 1 0 1 0 反轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 左后轉(zhuǎn) 注意：為了小車的安全請不要出現(xiàn)以下兩種組合情況： 表 禁止的輸入狀態(tài)列表 IOB11 IOB10 IOB9 IOB8 后電機(jī) 前電機(jī) 小車 * * 1 1 停轉(zhuǎn) * 停 1 1 * * * 停轉(zhuǎn) 停 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 38 頁 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體程序流程 語音識別小車的主程序流程如圖 61 所示，分為四大部分：初始化部分、訓(xùn)練部分、識別部分、重訓(xùn)操作。程序一開始判斷小車是否被訓(xùn)練過，如果沒有訓(xùn)練過則要求對其進(jìn)行訓(xùn)練，并且會(huì)在訓(xùn)練成功之后將訓(xùn)練的模型存儲(chǔ)到 Flash，在以后使用時(shí)不需要重新訓(xùn)練；如果已經(jīng)訓(xùn)練過會(huì)把存儲(chǔ)在 Flash 中的模型調(diào)出來裝載到辨識器中。復(fù)位后，程序重新執(zhí)行，當(dāng)檢測到訓(xùn)練標(biāo) 志位為 0xffff 時(shí)會(huì)要求重新對其進(jìn)行訓(xùn)練。在訓(xùn)練階段，單片機(jī)對采集到的語音樣本進(jìn)行分析處理，從中提取出語音特征信息，建立一個(gè)特征模型；在識別階段，單片機(jī)對采集到的語音樣本也進(jìn)行類似的分析處理，提取出語音的特征信息，然后將這個(gè)特征信息模型與已有的特征模型進(jìn)行對比，如果二 者達(dá)到了一定的匹配度，則輸入的語音被識別。 下面是訓(xùn)練部分的子程序，在訓(xùn)練時(shí)如果訓(xùn)練不成功 TrainWord()返回值不為 0，要求重復(fù)訓(xùn)練，只有當(dāng)訓(xùn)練成功， TrainWord()返回 0，進(jìn)行下一條指令訓(xùn)練。 //訓(xùn)練第 2個(gè)動(dòng)作 while(TrainWord(COMMAND_LEFT_ID,S_ACT3) != 0) 。 動(dòng)作子程序 [14] 動(dòng)作子程序包括：前進(jìn)、倒車、左拐、右拐、停車子程序 。 //前進(jìn) *P_INT_Mask |= 0x0004。倒退子程序包括語音提示、置端口數(shù)據(jù)、啟動(dòng)定時(shí)器操作，程序如下： void BackUp() //倒退 { PlaySnd(S_DCZY,3)。 //允許總中斷 uiTimecont = 0。 //前輪右偏 Delay()。 //允許總中斷 uiTimecont = 0。 //播放語音提示 *P_IOB_Data=0x0500。 //開 2HZ 中斷 __asm(int fiq,irq)。為了防止出現(xiàn)這種情況，加入了時(shí)間控制，在啟動(dòng)小車運(yùn)行的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器時(shí)間到停止小車的運(yùn)行，該定時(shí)器借助于 2Hz 時(shí)基中斷完成，圖 65 所示為該程序的流程圖。這樣就可以根據(jù)這個(gè)單元的值來判斷是否經(jīng)過訓(xùn)練。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 36 頁 共 38 頁 7 結(jié)語 本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了 SPCE061A 豐富的軟硬件資源，成功的實(shí)現(xiàn)了語音控制功能。但是比“語音識別芯片 +普通單片機(jī)”方案實(shí)現(xiàn)起來要簡單很多，而且成本也會(huì)降低很多。 Sons,. 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 38 頁 共 38 頁 致謝 十分 感謝白國花 老師 在我完成畢業(yè)論文整個(gè)過程中給予的悉心指導(dǎo)。 。 感謝白國花老師在總體理論框架、論文寫作和英文翻譯上給予我的細(xì)心指導(dǎo)，在 凌陽 單片機(jī)理論概念上的細(xì)心講解以及在軟件編寫中給予我的理論和技術(shù)方面的幫助。 不足之處是我的設(shè)計(jì)中缺少一個(gè)減速裝置，當(dāng)小車轉(zhuǎn)彎的時(shí)候需要減速以防止車輪與車體成九十度，使小車被卡在原位而動(dòng)彈不得。在軟件方面，標(biāo)準(zhǔn)的 C 語言編程，豐富的語音資源函數(shù)為編程提供了很大的方便。 第三，在轉(zhuǎn)彎時(shí)為什么前輪要先做一個(gè)反方向的擺動(dòng)？ 這是為了克服車體的限制，由于前輪電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)前輪偏轉(zhuǎn)不到位的情況，所以在轉(zhuǎn)彎前首先讓前輪朝反方 向擺動(dòng)，然后再朝目標(biāo)方向擺動(dòng)。 圖 2Hz 定時(shí)中斷子函數(shù) 程序中需要說明的幾個(gè)問題 在程序中有幾個(gè)地方不易理解，需要特別說明一下： 首先，小車有沒有被訓(xùn)練過是怎么知道的？ 在這里利用了一個(gè)特殊的 Flash 單元，語音模型存儲(chǔ)區(qū)首單元（該示例程序中為 0xe000 單元）。 //清定時(shí)器 } 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁 共 38 頁 注：在右轉(zhuǎn)之前首先讓前輪左偏，然后再讓前輪朝右偏，這樣前輪的擺動(dòng)范圍更大，慣性更大，擺幅也最大，能更好實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。 //延時(shí) *P_IOB_Data=0x0900。 右轉(zhuǎn)：由小車的結(jié)構(gòu)原理分析和驅(qū)動(dòng)電路分析知：小車右轉(zhuǎn)需要兩個(gè)條件： 1.前輪右偏 ，這時(shí)對應(yīng)的 I/O 狀態(tài)為： IOB IOB11 為高電平， IOBIOB10 為低電平。 //前輪左偏 *P_INT_Mask |= 0x0004。左轉(zhuǎn)子程序包括語音提示、置端口數(shù)據(jù)、啟動(dòng)定時(shí)器操作，該部分程序如下： void TurnLeft() //左轉(zhuǎn) { PlaySnd(S_GJG,3)。 //倒退 *P_INT_Mask |= 0x0004。 uiTimecont = 0。前進(jìn)子程序包括語音 提示、置端口數(shù)據(jù)、啟動(dòng)定時(shí)器操作，該部分程序如下： void GoAhead() //前進(jìn) { PlaySnd(S_ACT1,3)。 //訓(xùn)練第 4 個(gè)動(dòng)作 } 語音識別子程序 語音識別流程：首先獲取辨 識器的辨識結(jié)果，判斷是否有語音觸發(fā)，如果有語音觸發(fā)則會(huì)返回識別結(jié)果的 ID 號， ID 號對應(yīng)名稱或者對應(yīng)不同的動(dòng)作。 //訓(xùn)練名稱 while(TrainWord(COMMAND_GO_ID,S_ACT1) != 0) 。成功訓(xùn)練名稱 后會(huì)給出下一條待訓(xùn)練指令提示音：前進(jìn)，參照名稱訓(xùn)練方式訓(xùn)練前進(jìn)指令。 語音識別的原理簡介 在介紹子程序之前首先介紹一下語音識別的原理。如果辨識結(jié)果為動(dòng)作指令小車會(huì)語音告知相應(yīng)動(dòng)作并執(zhí)行該動(dòng)作，在運(yùn)動(dòng)過程中可以通過呼叫小車的名字使小車停下來。必要時(shí)還要有對應(yīng)的輸入端設(shè)置和 PWM 端口設(shè)置等。 圖 前輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng) IOB10 為高電平、 IOB11 為低電平時(shí) Q8 和 Q9 導(dǎo)通， Q7 和 Q10 截止，中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 38 頁 前輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前輪朝左偏轉(zhuǎn)；反之當(dāng) IOB10 為低電平、 IOB11 為高電平時(shí) Q8 和 Q9 截止， Q7 和 Q10 導(dǎo)通，前輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車前輪朝右偏轉(zhuǎn)；而當(dāng) IOB IOB11 同為低電平時(shí) Q8 和 Q9 截止， Q7 和 Q10 也截止，前輪電機(jī)停轉(zhuǎn)，在彈簧作用下前輪被拉回到中間位置，保持直向。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 38 頁 圖 B1~B4 全部停止工作時(shí)的 H 橋簡圖 圖 B1~B4 全部工作時(shí)的 H 橋簡圖 動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由后輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)小車的直線方向運(yùn)動(dòng)，包括前進(jìn)和后退，后輪驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，如圖 512 所示： Q Q Q Q4 四個(gè)三極管組成四個(gè)橋臂， Q1 和 Q4 組成一組， Q2 和 Q3 組成一組， Q5 控制 Q Q3 的導(dǎo)通與關(guān)斷 ， Q6 控制 Q1 和 Q4 的導(dǎo)通與關(guān)斷，而 Q Q6 由 IOB9 和 IOB8控制，這樣就可以通過 IOB8 和 IOB9 控制四個(gè)橋臂的導(dǎo)通與關(guān)斷控制后輪電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使之正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)或者停轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車的前進(jìn)和后退。 如果讓 Q Q2 關(guān)斷 Q Q4 也關(guān)斷，負(fù)載 Load 兩端懸空，如圖 510 所示，此時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)。 保護(hù)， D1 可以 防止電源接反燒壞 61 板。 接口電路：接口電路負(fù)責(zé)將 61 板的 I/O 接口信號傳送給控制電路板， I/O 信號主要為控制電機(jī)需要的 IOB8~IOB11 這四路信號，同時(shí)為了方便后續(xù)的開發(fā)和完善，預(yù)留了 IOB12~IOB15 以及 IOA8~IOA15 接口，可以在這些接口上添加一些傳感器。所以又稱前面的輪子為方向輪，后面的兩個(gè)輪子為驅(qū)動(dòng)輪，如圖 52 所示。 車體介紹 和 小車的行走原理 [10] 語音控制小車為四輪結(jié)構(gòu)，如圖 51 所示。 SPCE061A 功放 SPK KEY MIC 濾波 方向控制橋路 驅(qū)動(dòng)控制橋路 方向電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 38 頁