【正文】 術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 24 在實(shí)際的運(yùn)用過程中，未經(jīng)壓縮編碼的音頻數(shù)據(jù)量極大，直接對其進(jìn)行傳輸、存儲或處理是不現(xiàn)實(shí)的。 圖 51 凌陽單片機(jī)語音識別流程 語音壓縮簡介 實(shí)現(xiàn)語音識別的前期準(zhǔn)備就是要對普通的語音信號進(jìn)行處理，將模擬的（連續(xù)的）語音信號數(shù)字化、離散化，以便于計算機(jī)進(jìn)行處理。 該 語音識別系統(tǒng)采用特征參數(shù)匹配方法實(shí)現(xiàn)語音識別，主要有語音訓(xùn)練和語音識別兩個部分組成。 本設(shè)計采用的是 E18D80NKN 紅外避障傳感器 來實(shí)現(xiàn)避障功能，該傳感器不需要復(fù)雜的外圍電路 ， 直接連接單片機(jī)的I/O 口即可 。這種方法簡單實(shí)用，也很穩(wěn)定，而且接口電路簡單，甚至不用單獨(dú)設(shè)計接口電路。 圖 418 動力電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 至于前輪轉(zhuǎn)向電機(jī)，其電路和驅(qū)動電機(jī)的電路是一樣的 ，如圖 419 所示。 如果讓 Q Q2 導(dǎo)通 Q Q4也導(dǎo)通，那么電流將會流經(jīng) Q Q4 組成的回路以及 Q2 和 Q3 組成的回路，如圖 417 所示，這時橋臂上會出現(xiàn)很大的短路電流。 如果讓 Q Q2 導(dǎo)通 Q Q4 關(guān)斷，如圖 414 所示，此時電流將會流經(jīng) Q負(fù)載、 Q2組成的回路，電機(jī)正轉(zhuǎn)。如圖 410 所示； ：倒車動作和前進(jìn)動作剛好相反，前輪電機(jī)仍然保持中間狀態(tài)，后輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車就會向后運(yùn)動，如圖 411 所示； ：前輪電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)（規(guī)定為正轉(zhuǎn)），后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，這時小車就會在前后輪共同作用下朝左側(cè)前進(jìn)，如圖 412 所示； 拐 ：前輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，這時小車就是會在前后輪共同作用下朝右側(cè)前進(jìn)，如圖 413 所示 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 410 小車前進(jìn)原理圖 圖 411 小車后退原理圖 圖 412 小車左拐原理圖 圖 413 小車右拐原理圖 直流 電 機(jī) 驅(qū)動電 路 設(shè)計 通過研究小車機(jī)械結(jié)構(gòu)我們實(shí)現(xiàn)小車的行進(jìn)狀態(tài)的核心是實(shí)現(xiàn)對它的方向電機(jī)和動力電機(jī)的有效控制。在自然狀態(tài)下，前輪在彈簧作用下保持中間位置 。 供電 用戶可以提供直流 電壓為實(shí)驗板進(jìn)行供電，此時整個板子只有 電壓， I/O 端口電壓此時只有一種選擇。所以，在板子上具有兩種工作電壓： 5V 和 。 電源電路 好的電源設(shè)計是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提條件，特別是在凌陽 61 開發(fā)板這種有數(shù)字、模擬兩部分電路的電路板中，電源部分的設(shè)計尤其重要。聲音放大電路采用凌陽公司生產(chǎn)的 SPY0030A 功放芯片來放大語音信號，再外接一個小喇叭即可播放出聲音。 SPY0030A能在較寬的電壓范圍內(nèi)正常工作， — 都能正常工作，雙端輸出模式，該芯片具有較低的失真率。 MICP 是揚(yáng)聲器的引腳的正極，連接單片機(jī)的 33 腳， MICN 連接揚(yáng)聲器的負(fù)極。AGC 電路詳見圖 45。而且該 I/O 口是可編程的，即可以設(shè)置為輸入或 輸出。 小車整體結(jié)構(gòu)見圖 41所示。但 ANN又不具有 HMM 模型的動態(tài)時間歸正性能。 HMM 合理地模仿了這一過程，很好地描述了語音信號的整體非平穩(wěn)性和局部平穩(wěn)性，是較為理想的一種語音模型。目前大多數(shù)大詞匯量、連續(xù)語音的非特定人語音識別系統(tǒng)都是基于 HMM 模型的。語音參數(shù)與模板參數(shù)的匹配是語音識別系統(tǒng)的核心，同一個音由不同的人發(fā)出或同一個人在不同的時刻發(fā)出，不可能具有相同的時間長度，因此不能簡單的把語音參數(shù)與模板參數(shù)進(jìn)行匹配。后續(xù)的處理過程還可能包括更高層次的詞法、句法和文法處理等，從而最終將輸入的語音信號轉(zhuǎn)變成文本或命令等。預(yù)處理過程包括預(yù)濾波、采樣和量化等。一般來說，隨著詞匯量的增加，各個詞匯之間的混淆性增加，系統(tǒng)的識別率會降低。連續(xù)字語及連續(xù)語音辨認(rèn)：只要按照你正常說話的速度，直接將要表達(dá)的說出來，中間并不需要停頓，這種方式是最直接最自然的，難度也最高，現(xiàn)階段連續(xù)語音的辨識率及正確率，雖然效果還不錯但仍需再提高。 特定人語音識別（ SD）僅考慮對特定人的語音進(jìn)行識別， 在使用前對特定的辨認(rèn)詞匯作簡單快速的訓(xùn)練，記錄使用者的聲音特性加以辨認(rèn)。如今，隨著語音識別技術(shù)研究的突破，其對計算機(jī)發(fā)展和社會生活的重要性日益凸現(xiàn)出來。 經(jīng)過比較，本設(shè)計采用凌陽 SPCE061A 單片機(jī)為控制核心。但是 51 單片機(jī)畢竟是通用處理器，處理速度趕不上對于語音信號處理的需求，需要連接專用的語音處理芯片，不利于系統(tǒng)的一體化設(shè)計且語音識別的精度不高。 unSP IDE 項目文件管理的組織結(jié)構(gòu)如表 22所示。具體見圖 25所示。當(dāng) CPU 進(jìn)入睡眠狀態(tài)時，該腳輸出一個高電平 VCP (8腳 ) 鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 XROMT、 PVPP、 XTEST(6 6 14腳 ) 出廠測試用管腳，懸空即可 VDDH （ 5 5 75腳） I/O 電平參考。若這個腳輸入低電平，會使得控制器被重置復(fù)位 ICE_EN（ 16腳） ICE 使能端 , 接在線調(diào)試器 PROBE 的使能腳ICE_EN ICE_SCK（ 17腳） ICE 時鐘腳，接在線調(diào)試器 PROBE 的時鐘腳ICE_SCK ICE_SDA（ 18腳） ICE 數(shù)據(jù)腳，接在線調(diào)試器 PROBE 的數(shù)據(jù)腳ICE_SDA PVIN（ 20腳） 程序保密設(shè)定腳 PFUSE（ 29腳） 程序保密設(shè)定腳 DAC1（ 21腳） 音頻輸出通道 1 DAC2（ 22腳） 音頻輸出通道 2 VREF2（ 23腳） 2V 參考電壓輸出腳 AGC（ 25腳） 語音輸入自動增益控制引腳 OPI（ 26腳） Microphone的第二運(yùn)放輸入腳 MICOUT（ 27腳） Microphone的第一運(yùn)放輸出腳 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 5 MICN（ 28腳） Microphone的負(fù)向輸入腳 MICP（ 33腳） Microphone正向輸入腳 VRT （ 35腳） A/D 轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳。 本 設(shè)計用的是 LQFP80 封裝的單片機(jī)，因此本文 以 LQFP80 封裝 管腳功能介紹，如 表 21 所示。 圖 21 凌陽 SPCE061A單片機(jī)結(jié)構(gòu) 凌陽 SPCE061A 單片機(jī) 封裝及管腳定義 SPCE061A 單片機(jī)有兩種封裝形式，一種為 84 個引腳， PLCC84 封裝形式；江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 4 它的排列如圖 22 所示；另一種為 80 個引腳， LQFP80 封裝。’ nSP 微控制器，支持可編程音頻處理，使用凌陽音頻編碼 SACM_S480 格式，能容納 210s 的語音數(shù)據(jù)；較高的處理速度能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 凌陽單片機(jī)簡介 SPCE061A 是一款由臺灣凌陽公司推出的 16 位嵌入式語音處理器，不僅具有同類型單片機(jī)的通用功能，而且具有語音識別能力。通過凌陽 語音 避障小車的學(xué)習(xí)與制作，學(xué)習(xí)了凌陽 SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)指令、語音識別的流程以及直流電機(jī)的驅(qū)動等。 傳統(tǒng)的導(dǎo)盲手段有手杖和導(dǎo)盲犬 ，但是他們的弊端有很多 ， 導(dǎo)盲 手杖不能探測到較遠(yuǎn)的障礙物以及盲人前方的懸空物體。 Guide robot。 本文以對語音識別技術(shù)學(xué)習(xí)為目的，介紹 了 一種基于語音識別的導(dǎo)盲機(jī)器人小車模型，試圖將語音識別技術(shù)融入到導(dǎo)盲產(chǎn)品中，主要工作如下： （ 1） 對基于凌陽 SPCE061A 單片機(jī)的語音識別系統(tǒng)進(jìn)行初步的分析與學(xué)習(xí)，了解 了 語音識別的流程以及關(guān)鍵技術(shù)，并針對凌陽單片機(jī)語音識別系統(tǒng)容量有限的問題，提出了多組語音識別的方法。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，社會上已經(jīng)出現(xiàn)了很多 導(dǎo)盲設(shè)備，例如：導(dǎo)盲手杖、導(dǎo)盲眼鏡以及導(dǎo)盲 機(jī)器人 等。 關(guān)鍵詞 語音識別； 導(dǎo)盲機(jī)器人 ； 紅外傳感器； 凌陽 SPCE061A 單片機(jī) 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） II Abstract The loss of visual sight causes a great deal of inconvenience. The advancement of modern technology has brought a lot of guide device, such as guide crabsticks, guide glasses, and guide robots. This article, aiming for more knowledge of speech recognition technology, introduces a blind robot in the form of car modal. The car modal applies speech recognition technology, and tries to integrate the technology with guide products. The major steps are as follows: （ 1） Making elementary analysis and learning the speech recognition system of the SPCE061A. Get an understanding of the process and key technology of its speech recognition system. Put forward a couple of methods to deal with its limited capacity. （ 2） Having a general knowledge of controlling the movement of robot, the key point is the H bridge motor drive circuit. （ 3） Grasping the relative knowledge of the visual system of robots. Bring forward the proposal of using infrared sensor to avoid obstacle. Keywords Speech recognition。 如何安全的行走成為盲人在日常生活最為重要的問題。 論文的 內(nèi)容 與組織安排 本設(shè)計 以凌陽 SPCE061A 單片機(jī)為核心的 語音 避障小車為理想模型，對基于語音識別的 導(dǎo)盲機(jī)器人小車 做了初步的 學(xué)習(xí)與 研究 。 圖 11系統(tǒng) 設(shè)計整體框架圖 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 2 論文的組織安排如下： 第 1 章，說明了選題的背景以及論文內(nèi)容的簡述； 第 2 章，簡單介紹了語音識別導(dǎo)盲機(jī)器人控制的核心凌陽 SPCE061A 單片機(jī)； 第 3 章，介紹了語音識別的原理、分類以及實(shí)現(xiàn)語音識別的方法； 第 4 章，介紹了語音導(dǎo)盲機(jī)器人的硬件設(shè)計，包括凌陽 61 開發(fā)板、電機(jī)驅(qū)動電路、避障模塊； 第 5 章，具體介紹了基于凌陽硬件平臺上的語音識別系統(tǒng)設(shè)計； 最后 對本文進(jìn)行總結(jié)并針對存在的問 題尋求解決的辦法。同時， SPCE061A也是一款 16位結(jié)構(gòu)的 181。 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。在 LQFP80封裝中有 9個空余腳，用戶使用時 9個空余腳接地。在石英晶振模式下，是石英元件的一個輸出腳 RES_B (6腳 ) 復(fù)位輸入。（外部 A/D 最高參考電壓 ） VCM(34 腳 ) ADC參考電壓輸出腳 VMIC(37腳 ) Microphone電源 SLEEP（ 63腳） 睡眠狀態(tài)指示腳。凌陽 SPCE061A 單片機(jī) 最小系統(tǒng)接線如圖 25 所示， 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。 圖 26 凌陽單片機(jī)開發(fā)環(huán)境 unSP IDE 在凌陽單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境（ unSP IDE）中，新建項目包括三類文件：源文江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 件（ source files），頭文件（ head files）和用來存放文檔或項目說明的文件（ external dependencies），這種項目管理方式將與項目相關(guān)的代碼模塊組織為一個有機(jī)整體，便于開發(fā)人員對代碼和相關(guān)文件進(jìn)行整理。 單片機(jī)是功能 較 強(qiáng)的 8 位單片機(jī)，非常適用于邏輯控制，擁有 4k 的程序存儲器，兩個 16 位的定時器， 32 個 I/O 口，最高頻率達(dá) 12MHz，外擴(kuò) AD 和 DA 轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理控制。 江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 8 SPCE061A 單片機(jī)為控制核心，內(nèi)嵌 7通道 10 位電壓模一數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)