【正文】 圖 硬件模 塊連接圖 系統(tǒng)控制方案 小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制采用語(yǔ)音控制和中斷定時(shí)控制相結(jié)合，通過(guò)語(yǔ)音觸發(fā)小車(chē)動(dòng)作，小車(chē)動(dòng)作之后，隨時(shí)可以通過(guò)語(yǔ)音指令改變小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 圖中的語(yǔ)音輸入部分 MIC_ IN、按鍵輸入 KEY、聲音輸出部分的功率放大環(huán)節(jié)等已經(jīng)做到了精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板 —— 61 板上，為我們使用提供了很大的方便。 PROBE或 EZ— PROBE工作于凌陽(yáng) IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包下，其 5芯的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上 SPCE061A相應(yīng)管腳，直接在目標(biāo)電路板上的CPUSPCE061A調(diào)試、運(yùn)行用戶(hù)編制的程序。 SPCE061A的開(kāi)發(fā)方法 SPCE061A的開(kāi)發(fā)是通過(guò)在線調(diào)試器 PROBE或 EZ— PROBE實(shí)現(xiàn)的。 2) 參數(shù)編碼：聲碼器（ vocoder）模型表達(dá)，抽取參數(shù)與激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行編碼。 壓縮分無(wú)損壓縮和有損壓縮。 讀該控 制單元時(shí)，只作為了解激活那一中斷的功能使用。 激活和屏蔽中斷控制單元 P_INT_Ctrl_New(讀 /寫(xiě) )(702DH)。 清除中斷標(biāo)志控制單元主要用于清除中斷控制標(biāo)志位，當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷后，會(huì)將中斷標(biāo)志置位為 “1” ，當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，要將其控制標(biāo)志清零，否則 CPU 總是執(zhí)行該中斷。否則如果該位被置 0則禁止該位所代表的中斷。 中斷控制單元 P_INT_Ctrl（讀 /寫(xiě)）（ 7010H）。否則即使其對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位置“ 1”， CPU也不會(huì)響應(yīng)中斷，即此類(lèi)型的中斷被屏蔽。還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于通用異步串行口 UART 的中斷源，須安置在 UART IRQ 向量中。這兩種中斷都有相應(yīng)的總使能。不論什么情況引起復(fù)位，都會(huì)使復(fù)位引腳的電位變低，進(jìn)而使程序指針 PC 指向由一個(gè)復(fù)位向量（ FFF7H）所指的系統(tǒng)復(fù)位程序入口地址。軟件中斷的向量地址為 FFF5H。用戶(hù)可以用關(guān)中斷指令（或復(fù)位）屏蔽所有的中斷請(qǐng)求 ，也可以用開(kāi)中斷指令使 CPU 接受中斷申請(qǐng)。 （ 5）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，用堆棧指令將保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)彈出來(lái)，在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)前要關(guān)中斷，以防止現(xiàn)場(chǎng)被破壞，在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)開(kāi)中斷。 （ 2）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)， CPU 一旦響應(yīng)中斷，中斷系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的保存當(dāng)前的 PC 和 SR寄存器（入棧）進(jìn)入中斷服務(wù)程序地址入口 ,中斷服務(wù)程序中可以通過(guò)入棧保護(hù)原中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 38 頁(yè) 程序中用到的數(shù)據(jù)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)前，一般要關(guān)中斷以防止現(xiàn)場(chǎng)被破壞。 設(shè)置數(shù)據(jù)幀的寫(xiě)傳輸 b6控制。 IOB口（ IOB8— IOB15）設(shè)置為：帶下拉電阻的輸入引腳。 IOB0 用于 SPR4096模組的時(shí)鐘端口 SCK信號(hào)。例：設(shè) A 口為帶下拉電阻的輸入端口，在連接硬件時(shí)不用再外接下拉電路。每個(gè)獨(dú)立的位可通過(guò)以下 3 種控制向量來(lái)作設(shè)定： 1. 數(shù)據(jù)向量 Data 2. 屬性向量 Attribution 3. 方向控制向量 Direction 每 3 個(gè)對(duì)應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個(gè)控制字，用來(lái)定義相對(duì)應(yīng) I/O 端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。在LQFP80 封裝中有 9 個(gè)空余腳，用戶(hù)使用時(shí)這 9 個(gè)空余腳接地。全部 32K 字閃存均可在 ICE 工作方式下被編程寫(xiě)入或被擦除。 SPCE061A 是一個(gè)用閃存代替掩膜ROM 的 MTP（多次編程）芯片，具有 32K 閃存容量。 61板上的主要功能模塊如下： SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路模塊； 電源輸入模塊； 音頻電路（ DAC音頻功放輸出）模塊； 按鍵模塊； I/O端口接口模塊； 調(diào)試、下載接口模塊 ； 16位 181。 以上介紹的這些硬件資源使得該SPCE061A 能夠單芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音處理功能 [7] 。該芯片帶有硬件乘法器，能夠?qū)崿F(xiàn)乘法運(yùn)算、內(nèi)積運(yùn)算等復(fù)雜的運(yùn)算?！痭SP? 家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時(shí)正常工作，且能用電池供電。’nSP? 指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速 ,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的支持 ,這可以大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間。另外， 181。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 38 頁(yè) 具有較強(qiáng)的中斷處理能力 181。 181?！痭SP? 內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)?！痭SP? 家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以 181?！?nSP?）。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè) 3 芯片特性簡(jiǎn)介 SPCE061A 簡(jiǎn)介 隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（ DSP， Digital SignalProcessing）等領(lǐng)域。 2. 聲控功能： 利用特定人語(yǔ)音識(shí)別實(shí)現(xiàn)小車(chē)的名稱(chēng)和動(dòng)作訓(xùn)練，并根據(jù)相應(yīng)的語(yǔ)音指令輸入執(zhí)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車(chē)等動(dòng)作。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 共 38 頁(yè) 2 語(yǔ)音控制小車(chē)設(shè)計(jì)要求 功能要求 語(yǔ)音控制小車(chē)是凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃推出的基于 SPCE061A 的代表性興趣產(chǎn)品，它配合 61 板推出，綜合應(yīng)用了 SPCE061A 的眾多資源，打破了傳統(tǒng)教學(xué)中單片機(jī)學(xué)習(xí)枯燥和低效的現(xiàn)狀。擁有 14 個(gè)中斷源， 9個(gè)中斷向量， 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)是 SPCE061A可以完成大量中斷子程序，方便系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。’nSP 能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，這使得 SPCE061A 具有靈活的語(yǔ)音處理能力。’nSP 16 位微處理器內(nèi)核（以下簡(jiǎn)稱(chēng) 181。 近幾年，歐洲電子玩具大幅增長(zhǎng) [3] 。 國(guó)內(nèi)外研究 現(xiàn)狀與發(fā)展 根據(jù)美國(guó)玩具協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)全球玩具銷(xiāo)量增幅與全球平均 GDP 增幅大致相當(dāng)。中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè) 共 38 頁(yè) 1 引言 研究的背景及意義 從這些數(shù)字可以看出，高科技含量的電子玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流，發(fā)展科技型玩具是必然趨勢(shì) ,不僅世界大玩具公司爭(zhēng)相開(kāi)發(fā) ,世界電腦巨頭微軟、英特爾、 IBM 等 ,世界電器霸主松下、東芝、索尼也都垂青電子玩具 ,自己或與玩具廠商合作應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)于玩具開(kāi)發(fā)?？萍?、教育與玩具制造業(yè)的結(jié)合 ,將會(huì)是玩具業(yè)在技術(shù)上的又一次革命 ,將使玩具更可愛(ài)、更吸引人 [1] 。英國(guó)玩具零售商協(xié)會(huì)選出的 2020 年圣誕最受歡迎的十大玩具中， 七款玩具配有電子元件 [2] 。 該單片機(jī)采用凌陽(yáng)最新推出的 181。CPU最高可工作在 49MHz 的主頻下，較高的處理速度使 181。該單片機(jī)擁有兩個(gè) 16位的 I/O 口，對(duì)于系統(tǒng)要求的顯示時(shí)間、外接鍵盤(pán)、外接存中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 共 38 頁(yè) 儲(chǔ)器完全可以滿(mǎn)足。 [5]小車(chē)不僅具有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)停車(chē)等基本功能；同時(shí)配合 SPCE061A 的語(yǔ)音特色，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制功能。 功能說(shuō)明 1. 小車(chē)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)而控制前輪電機(jī)和后輪電機(jī)。 可以 自行添加各種傳感器，實(shí)現(xiàn)避障、循跡、跟蹤等功能。’nSP? （ Microcontroller and Signal Processor） 16位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱(chēng) 181?！痭SP? 系列單片機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng) 181?！痭SP? 家族的模塊式結(jié)構(gòu) 181。這樣做無(wú)疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴(kuò)展，以適應(yīng)不同用戶(hù)的需求?！痭S P?家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM、靜態(tài) RAM和多功能的 I/O口。 功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng) 181。另外， 181。nSP 結(jié)構(gòu)的微控制器。同時(shí)該 SOC 芯片具有 ADC 和 DAC 功能 [6]，其 MIC_ADC 通道帶有 AGC 自動(dòng)增益環(huán)節(jié)，能夠輕松將語(yǔ)音信號(hào)采集到芯片內(nèi)部，兩路 10 位的電流輸出型 DAC，只要外接一個(gè)功放就可以完成聲音的播放。 61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有電源電路、音頻電路（含 MIC輸入部分和 DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，采用電池供電，方便隨身攜帶！使我們?cè)谡莆哲浖耐瑫r(shí)，熟悉單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)制作，鍛煉我們 的動(dòng)手能力，也為單片機(jī)學(xué)習(xí)者和開(kāi)發(fā)者創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)條件和開(kāi)中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 38 頁(yè) 發(fā)新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)！ 61板上有調(diào)試器接口（ Probe接口）以及下載線（ EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合 unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試 [8]。前 64 個(gè)字，即 0x00000x003F 地址范圍內(nèi)可采用 6 位地址直接地址尋址方法，尋訪速度為 2個(gè) CPU 時(shí)鐘周期；其余 0x00400x07FF 地址范圍內(nèi)存儲(chǔ)器的尋訪速度則 為 3 個(gè) CPU 時(shí)鐘周期 。 32K 字的內(nèi)嵌式閃存被劃分為 128頁(yè)（每頁(yè)存儲(chǔ)容量為 256 個(gè)字），它們?cè)?CPU 正常狀態(tài)下均可通過(guò)程序擦除或 寫(xiě)入。 圖 SPCE061ALQFP80分裝引腳排列圖 在 PLCC84 封裝中，有 15 個(gè)空余腳，用戶(hù)使用時(shí)這 15 個(gè)空余腳懸浮。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 SPCE061A最小系統(tǒng)原理圖 端口結(jié)構(gòu) SPCE061A 提供了位控制結(jié)構(gòu)的 I/O 端口，每一位都可以單獨(dú)用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。與其它的單片機(jī)相比， SPCE061A 除了每個(gè) I/O 口可以單獨(dú)定義其狀態(tài)中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 38 頁(yè) 外，每個(gè)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的 I/O 端口性質(zhì)電路都是內(nèi)置的，在實(shí)際的電路中不需要再外接。 IOB8到 IOB15，用于 1*8鍵盤(pán)輸入。 IOA口（ IOA0— IOA15）設(shè)置為：帶數(shù)據(jù)緩存器的低電頻輸 出。 串行設(shè)備地址設(shè)置為