【正文】 ================================= include include define P_IOA_Data (volatile unsigned int *)0x7000 define P_IOA_Dir (volatile unsigned int *)0x7002 define P_IOA_Attrib (volatile unsigned int *)0x7003 define P_IOB_Data (volatile unsigned int *)0x7005 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 34 define P_IOB_Dir (volatile unsigned int *)0x7007 define P_IOB_Attrib (volatile unsigned int *)0x7008 define P_TimerA_Data (volatile unsigned int *)0x700A define P_TimerA_Ctrl (volatile unsigned int *)0x700B define P_TimerB_Data (volatile unsigned int *)0x700C define P_TimerB_Ctrl (volatile unsigned int *)0x700D define P_Watchdog_Clear (volatile unsigned int *)0x7012 define P_INT_Mask (volatile unsigned int *)0x702D define P_INT_Clear (volatile unsigned int *)0x7011 define NAME_ID 0x100 define COMMAND_GO_ID 0x101 define COMMAND_BACK_ID 0x102 define COMMAND_LEFT_ID 0x103 define COMMAND_RIGHT_ID 0x104 define S_NAME 0 //給我取個(gè)名字吧 define S_ACT1 1 //前進(jìn) define S_ACT2 2 //倒車，請(qǐng)注意 define S_ACT3 3 //左拐 define S_ACT4 4 //右拐 define S_RDY 5 //Yeah define S_AGAIN 6 //請(qǐng)?jiān)僬f(shuō)一遍 define S_NOVOICE 7 //沒(méi)有聽(tīng)到任何聲音 define S_CMDDIFF 8 //說(shuō)什么暗語(yǔ)呀 define S_NOISY 8 //說(shuō)什么暗語(yǔ)呀 define S_START 9 //準(zhǔn)備就緒，開(kāi)始辨識(shí) define S_GJG 10 //拐就拐 define S_DCZY 11 //倒車，請(qǐng)注意 extern unsigned int BSR_SDModel[100]。 該設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以單芯片實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音播放與識(shí)別以及電機(jī)控制功能，相當(dāng)于 “語(yǔ)音識(shí)別芯片 +普通單片機(jī) ”的功能。復(fù)位到來(lái)之后，程序檢測(cè)到訓(xùn)練標(biāo)志單元內(nèi)容為 0xffff，認(rèn)為小車沒(méi)有經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，就會(huì)要求對(duì)它進(jìn)行 訓(xùn)練。 重新訓(xùn)練 在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)對(duì)訓(xùn)練的結(jié)果不滿意，或者其他基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 29 人也想對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練、控制。整個(gè)的訓(xùn)練流程如下圖 所示： 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 28 小車訓(xùn)練流程圖 聲控小車 訓(xùn)練完小車之后，怎樣進(jìn)行聲控操作，讓小車運(yùn)動(dòng)或者停下來(lái)呢？ 可以直接對(duì)小車說(shuō)前進(jìn)，或者倒車、左拐、右拐等，小車如果識(shí)別出指令會(huì)有一個(gè)回應(yīng)信號(hào)，告知你它要執(zhí)行的動(dòng)作，然后執(zhí)行該動(dòng)作。 訓(xùn)練小車 成功下載程序以后，去掉下載線并復(fù)位系統(tǒng)（如果使用 EZProbe還應(yīng)將 Probe 選擇跳線 S5 拔去），小車就會(huì)提示對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練。具體的步驟為： 第一步：打開(kāi)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，打開(kāi) “” 文件，編譯鏈接。 4 連接和操作說(shuō)明 硬件模塊連接圖 連線圖 功能說(shuō)明 1. 小車運(yùn)動(dòng)控制： 通過(guò) SPCE061A 的 I/O 端口，驅(qū)動(dòng)控制板的 H橋電路，進(jìn)而控制前基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 26 輪電機(jī)和后輪電機(jī)。 短時(shí)能量表示了語(yǔ)音信號(hào)的幅度，其定義式為： nnnE 2*1?? （公式 3） 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 24 語(yǔ)音辨識(shí)具體流程圖 定義存儲(chǔ)器為 BSR_DeleteSDGroup 調(diào)用第一條提示音播放 PlayRespond(RSP_INTR) 訓(xùn)練名稱 TrainWord(NAME_ID,0) 成功否 ? 訓(xùn)練第一條命令 TrainWord(CONMAMD_ONE_ID,1) 成功否 ? 訓(xùn)練第二條命令 TrainWord(CONMAMD_TWO_ID,2) 成功否 ? 訓(xùn)練第三條命令 TrainWord(CONMAMD_THREE_ID,3) 成功否 ? 開(kāi)始識(shí)別 辨別器初始化 BSR_InitRecognizer(BSR_MIC) 啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控 BSR_EnableCPUIndicator() 調(diào)用提示語(yǔ)音放 PlayRespond(RSP_STAR) 獲取語(yǔ)音數(shù)據(jù) BSR_GetRessult() 辨識(shí)主循環(huán) 訓(xùn)練第四條命令 TrainWord(CONMAMD_FOUR_ID,4) 成功否 ? 初始化 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 25 短時(shí)平均過(guò)零率為一幀語(yǔ)音信號(hào)穿越零電平的次數(shù)，表示了 短時(shí)信號(hào)的頻率，其定義如下： ? ??? |)]1([)]([|*/ nxSgnnxSgnNz （公式 4） 兩式中的 N為一幀語(yǔ)音的采集點(diǎn)數(shù)。 當(dāng)以 8K/S 的速率采集語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，假設(shè)以 20ms 為幀周期，加上12ms 的幀移，幀長(zhǎng) 32ms,即每幀包括 256 個(gè)語(yǔ)音采集點(diǎn)，一個(gè)幀的特性參數(shù)占用 1 個(gè)字 RAM，則存儲(chǔ)一條 2S 長(zhǎng)的語(yǔ)音命令信號(hào)占用 2s/20ms*1=100 字，與直接存儲(chǔ)采樣的語(yǔ)音數(shù)據(jù)相比更能節(jié)省嵌入式系統(tǒng)有限的硬件資源。另外四條為命令，訓(xùn)練完畢開(kāi)始辨識(shí)當(dāng)識(shí)別出觸發(fā)名稱后，開(kāi)始發(fā)布命令，則會(huì)聽(tīng)到自己設(shè)置的應(yīng)答，具體流程初始化BSR_DeleteSDGroup(0) 啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控BSR_EnableCPUIndicator() 調(diào)用訓(xùn)練模塊TrainWord(intWordID, intRespondID) 初 始 化識(shí)別器BSR_InitRecognizer(BSR_MIC) 辨 識(shí)處 理BSR_GetResult() 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 23 圖如圖 22。 該程序 模塊包括三部分：訓(xùn)練樣本、識(shí)別、語(yǔ)音提示。 (1) 語(yǔ)音的準(zhǔn)備： 可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行錄音，選擇錄音效果一般的 MIC 比較好，因?yàn)樾≤嚺軇?dòng)時(shí)要受環(huán)境的影響，效果一般的 MIC 錄制的音更加接近凌陽(yáng)單片機(jī)上的 MIC 所錄制的。 EXT1（ IOB2）和 EXT2（ IOB3）兩條外部中斷請(qǐng)求輸入線，用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請(qǐng)求信號(hào)，并允許外部中斷以負(fù)跳沿觸發(fā)方式來(lái)輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)自帶雙通道 DAC 音頻輸出， DAC DAC2 轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號(hào)分別通過(guò) AUD1 和 AUD2管腳輸出， DAC 輸出為電流型 輸出，所以 DAC 輸出經(jīng)過(guò) SPY0030 音頻放大，以驅(qū)動(dòng)喇叭放音，放大電路如圖 19(只列出了 DAC1,DAC2 類似 )，這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了極大方便。隨著技術(shù)的成熟，進(jìn)入語(yǔ)音適應(yīng)階段 SA(speaker adaptation),使用者 只要對(duì)于語(yǔ)音辨識(shí)核心，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的口音訓(xùn)練后， 即可擁有不錯(cuò)的辨識(shí)率。本系統(tǒng)接入 MIC 電路如下圖所 示， MIC 為錄制語(yǔ)音辨識(shí)命令服務(wù)。 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 15 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 行駛狀態(tài)控制電路設(shè)計(jì) 如圖 13 所示為行使?fàn)顟B(tài)控制電路，整個(gè)小車的行駛狀態(tài)由兩個(gè)電機(jī) MOTOR A 和 MOTOR B 來(lái)控制 ； MOTOR A 控制小車的左邊兩個(gè)輪子，MOTOR B控制小車右邊兩個(gè)輪子。再考慮到經(jīng)濟(jì)，實(shí)惠，決定用直流伺服電動(dòng)機(jī)。 2K 字 SRAM 和 32K 字 FLASH 僅占一頁(yè)存儲(chǔ)空間， 32 位可編程的多功能 I/O 端口；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘；低電壓復(fù)位 /監(jiān)測(cè)功能； 8 通道 10 位模 數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能并具有內(nèi)置自動(dòng)增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式；雙通道 10 位 DAC 方式的音頻輸出功能，這就為本系統(tǒng)的特定人辨識(shí)和語(yǔ)音播報(bào)打下了基礎(chǔ)。在存儲(chǔ)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 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存（ FLASH），但用在此系統(tǒng)上已經(jīng)綽綽有余。 ③ 判別高頻管與低頻管 高頻管的截止頻率大于 3MHz，而低頻管的截止頻率則小于 3MHz，一般情況下，二者是不能互換的。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值都較小，則可判定被測(cè)三極管為 PNP 型管；如果黑表筆接的是基極 b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為 NPN 型管。 ② 檢測(cè)判別電極 (a) 判定基極。 (c) 測(cè)量放大能力 (β )。 通過(guò)用萬(wàn)用表電阻直接測(cè)量三極管 e－ c 極之間的電阻方法，可間接估計(jì) ICEO 的大小，具體方法如下： 萬(wàn)用表電阻的量程一般選用 R 100 或 R 1k 擋，對(duì)于 PNP管，黑 表管接 e 極，紅表筆接 c 極，對(duì)于 NPN 型三極管，黑表筆接 c極，紅表筆接 e 極。但不管是低阻還是高阻，硅材料三極管的極間電阻要比鍺材料三極管的極間電阻大得多。 二極管電子流動(dòng)圖 (2) 三極管：三極管在電子電路中組成震蕩電路、放大電路。一些初學(xué)者容易產(chǎn)生這樣一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：“半導(dǎo)體的一‘半’是一半的‘半’； 面二極管也是只有一‘半’電流流動(dòng) (這是錯(cuò)誤的 )，所有二極管就是半導(dǎo)體 ”。 語(yǔ)音控制小車的主要功能 可以通過(guò)簡(jiǎn)單的 I/O 操作實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能； 配合 SPCE061A 的語(yǔ)音特色，利用系統(tǒng)的語(yǔ)音播放和語(yǔ)音識(shí)別資源，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制的功能； 可以在行走過(guò)程中聲控改變小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 在超出語(yǔ)音控制范圍時(shí)能夠自動(dòng)停車 參數(shù)說(shuō)明 車體：雙電機(jī)兩輪驅(qū)動(dòng) 供電：電池（四節(jié) AA： 4 或 4） 工作電壓： DC 4V~6V 工作電流：運(yùn)動(dòng)時(shí)約 200mA 注意事項(xiàng) 注意電池的正負(fù)極性，切勿裝反； 長(zhǎng)期不用請(qǐng)將電池取出電池盒，以免造成 腐蝕； 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 11 由于小車行動(dòng)比較靈活，速度比較快，在使用時(shí)一定要注意保持場(chǎng)地足夠大，且保證不會(huì)對(duì)周圍的物體造成傷害； 不要讓小車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（堵轉(zhuǎn)狀態(tài)：由于小車所受阻力過(guò)大，造成小車電機(jī)加電但并不轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象），這樣會(huì)造成很大的堵轉(zhuǎn)電流，有可能會(huì)損壞小車的控制電路。 如下圖所示 : 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 9 語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 如圖 下圖所示 : 智能車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng) 組成主要包括以下兩部分： SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板、語(yǔ)音小車控制電路板。 SPCE061A 的結(jié)構(gòu) SPCE061A的結(jié)構(gòu) 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 8 單片機(jī)強(qiáng)大的語(yǔ)音功能 凌陽(yáng)音頻處理過(guò)程：自己錄取一段不大于 4Kb 的 WAV 語(yǔ)音文件或者從原有 WAV 語(yǔ)音文件中截取一段不大于 4KB 的語(yǔ)音。 SPCE061A 的介紹 SPCE061A 是繼 μ ’nSP? 系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。 （ 5）低功耗、低電壓 。 其結(jié)構(gòu)式模塊圖如下 : 基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 6 μ ’nSP? 家族的模塊式結(jié)構(gòu) （ 2）具有較強(qiáng)的中斷處理能力 μ ’nSP? 家族的中斷系統(tǒng)支持 10 個(gè)中斷向量及 10 余個(gè)中斷源，適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。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(yīng)用場(chǎng)合。 它的 CPU 內(nèi)核 采用 凌陽(yáng)最 新推 出的μ ’nSP?（ Microcontroller and Signal Processor） 16 位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱μ ’nSP? ）。較高的處理速度使 μ ’nSP? 能夠非?；趩纹瑱C(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng) 5 容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。 另外凌陽(yáng)十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。