【文章內(nèi)容簡介】 器（ ADC）和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器； （ AGC）功能； ； （ LVR）功能和低電壓監(jiān)測（ LVD）功能； ICE（ InCircuit Emulator）； ； Watch Dog 功能。 主控制器 ATMEGA16L 的介紹 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器。所 有的寄存器都直接與算邏單元 ALU 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。管腳圖如圖 。 ATmega16L 有如下特點 : 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 具有同時讀寫的能力，即 RWW ； 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM； 個通用 I/O 口線； 個通用工作寄存器； JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編 程； / 計數(shù)器 T/C ； /外中斷，片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的 RC 振蕩器； USART，有起始條件檢測器的通用串行接口； 路 10 位具有可選差分輸入級可編程增益 TQFP 封裝 的 ADC； ； SPI 串行端口； PWM，兩路 8 位，兩路 16 位； ：空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式 。 、掉電模式、 Standby 模式以及擴展的 Standby 模式 ： 0 8 MHz； ： 。 機驅(qū)動芯片 L298N 的介紹 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片的主要特點是 :工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進(jìn)電動機、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電 路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。其管腳圖和實物圖分別如圖 4圖 42所示，管腳功能如表 43 所示。 圖 41 L298N 管腳圖 圖 42 L298N 實物圖 表 42 L298N 引腳功能表 引 腳 符 號 功 能 1 15 SENSING A SENSING B 此兩端與地連接電流檢測電阻，并向驅(qū)動芯片反饋檢測到的信號 2 3 OUT 1 OUT 2 此兩腳是全橋 式驅(qū)動器 A 的兩個輸出端，用來連接負(fù)載 4 Vs 電機驅(qū)動電源輸入端 5 7 IN 1 IN2 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器 A 的開關(guān) 6 11 ENABLE A ENABLE B 使能控制端 .輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號；低電平時全橋式驅(qū)動器禁止工作。 8 GND 接地端，芯片本身的散熱片與 8 腳相通 9 Vss 邏輯控制部分的電源輸人端口 10 12 IN 3 IN 4 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器 B 的開關(guān) 13 14 OUT 3 OUT 4 此兩腳是全 橋式驅(qū)動器 B 的兩個輸出端，用來連接負(fù)載 音遙控器中 SPCE061A 的功能 在本次設(shè)計中，關(guān)鍵地問題之一在于人聲的 A/D 轉(zhuǎn)換存儲與識別， SPCE061A提供了語音輸入壓縮以及辨識的先進(jìn)技術(shù)。 1. 語音指令的輸入。凌陽 SPCE061A 利用麥克風(fēng)的指令輸入系統(tǒng)， SPCE061A內(nèi)置由 D／ A 轉(zhuǎn)換器 DACO 和逐次逼近寄存器 SAR 組成的逐次逼近式 8 通道 10位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，以及采樣／保持電路。其中 7 個通道用于將模擬量信號（電壓信號） 轉(zhuǎn)換 為數(shù) 字量 信號 ，可以 直接 通過 引線 IOA 0IOA 6 ）輸人 Line_InlLine_ln7 另外一個通道只用于語音輸人，即通過內(nèi)置自動增益控制放大器的麥克風(fēng)通道（ MICIn）輸人，是語音采集專用通道，也可設(shè)置為普通 A/D輸入。 2．語音指令的訓(xùn)練。語音遙控器作為機器，一定是不能先天理解人類的語言的，所以，必須教會它人類語言的含義。即語音訓(xùn)練，內(nèi)容是將人類的語言事先已訓(xùn)練的方式經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲在凌陽 SPCE061A 的 FLASH 中，并指定每一條語音所要指向的操作，以便在日后的使用中將采集來的語音與存儲的語音相比對，以確定單片機需要進(jìn)行的操作。 凌陽 SPCE061A 對于不同的辨 識能力提供以下兩種語音訓(xùn)練方式： 1）特定發(fā)音人識別 SD（ Speaker Dependent），是指語音樣板由單個人訓(xùn)練，可用于語音提示，而 DVR 用來錄音和放音； 2）非特定發(fā)音人識別 SI（ Speaker Independert）。是指語音樣板由不同年齡、不同性別、不同口音的人訓(xùn)練，可以識別一群人的命令； 在本次設(shè)計中，需要向小車訓(xùn)練：向前、向后、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等幾項語音指令，以供控制小車時的辨識使用。 值得注意的是，使用非特定發(fā)音人識別需要利用大量的 DVR 存儲不同人訓(xùn)練的語音，但是凌陽 SPCE061A 并 不能提供大量的內(nèi)存空間供存儲使用，由于設(shè)計條件有限，無法擴展必要的存儲芯片完成存儲語音的功能，故選擇使用特定發(fā)音人識別。其訓(xùn)練具體流程參看后文內(nèi)容。 3．對訓(xùn)練的語音指令的存儲。將經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)壓縮存儲， SPCEO61A單片機的 16 位 DSP 有很強的信息處理能力，最高時鐘頻率達(dá) MHz，具備運算速度高等優(yōu)勢。這些為語音的錄放、合成及辨識提供了條件。凌陽壓縮算法中 DVR 可用于錄、放音。語音的編碼、存儲、解碼處理是通過操作麥克風(fēng)輸人所生成的 WAVE 文件完成的，但在這個環(huán)節(jié)上會出現(xiàn)的一個問題為其占 用的存儲空間很大，對 SPCEO61A 單片機的 32K FLASH 來說想要存儲大量的信息顯然是不可能的。而 SPCE061A 提出了解決方法： SACMV25． LIB。該庫將 A/D、編碼、解碼、存儲及 D／ A 做成相應(yīng)的模塊，對于每個模塊都有其應(yīng)用程序接口 API，所以只須了解每個模塊所要實現(xiàn)的功能及其參數(shù)的內(nèi)容，然后調(diào)用該 API 函數(shù)即可實現(xiàn)相應(yīng)功能。在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換之前，從 MIN_IN 輸入的模擬信號要經(jīng)過緩沖器和放大器， AGC功能將通過 MIC―― IN通道輸入的模擬信號放大值控制在一定范圍內(nèi)，然后放大信號經(jīng)采樣 保持模塊送 入比較器參與 A/D 轉(zhuǎn)換值得確定。 4. SPCE061A 的語音辨識。語音辨識是一種以語音模型為指令基礎(chǔ)的控制方式，語音模型的質(zhì)量直接影響辨識操作的速度和準(zhǔn)確率。具體步驟是經(jīng)過兩次語音采集，即訓(xùn)練和發(fā)布指令。系統(tǒng)經(jīng)復(fù)雜的函數(shù)操作將發(fā)布指令與預(yù)先訓(xùn)練的一音模型進(jìn)行比對，如與語音模型相匹配，則輸出控制信號。具體原理如圖 43。 圖 43 語音辨識原理簡圖 凌陽 16 位微處理器的 SPCE061A 核心實現(xiàn)與計算機連接采用有線方案，通過并口將預(yù)先設(shè)計的小車控制程序燒寫到 SPCE061A 單片機，以識別各種語音指令．系統(tǒng)的處理過程為：當(dāng)向控制器發(fā)出語音命令時，聲波通過 MIC 輸入，將相應(yīng)的信號傳遞到 SPCE061A 處理芯片，在芯片中通過相關(guān)的程序與預(yù)先訓(xùn)練好的語音模型進(jìn)行比較、識別及處理，根據(jù)識別的結(jié)果進(jìn)行判斷、轉(zhuǎn)換，然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令到無線模組，無線發(fā)送語音指令。 圖 44 語音辨識流程 使用特定人語音辨識的語音樣板由單個人訓(xùn)練和識別處理組成，如圖 。 值得注 意的是，凌陽 SPCEO61A 在接收到控制語音指令后，并不是直接用其進(jìn)行辨識。 為了提辨識的正確率，語音信號要經(jīng)過語音識別電路，將語音信號經(jīng)過濾波器降噪、加重等處理后進(jìn)行預(yù)測、量化等一系列操作進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字形式進(jìn)行過零次數(shù)能量相關(guān)函數(shù)等方法進(jìn)行匹配運算，輸出辨識結(jié)果。 5．語音指令的發(fā)送和回應(yīng)。在對遙控器發(fā)出語音指令后凌陽 SPCEO61A 將人發(fā)出的。 指令與訓(xùn)練時的音頻進(jìn)行辨識后確定指令，由串口無線模組 nRF2401 發(fā)射。車上控制器接收到相應(yīng)指令后，設(shè)置動作標(biāo)志位，返回回應(yīng)數(shù)據(jù)，同時控制 L298N和舵機 ，使藥盒做出開倉閉倉的動作。 SPCE061A 接收到響應(yīng)數(shù)據(jù)后，可知電子藥盒已經(jīng)響應(yīng)了語音指令，便語音播報當(dāng)前電子藥盒的響應(yīng)。 5 軟件設(shè)計部分及方案 凌陽 SPCE061A 單片機指令系統(tǒng)與開發(fā)環(huán)境 凌陽 SPCEO61A 單片機采用μ’ nSP?內(nèi)核指令系統(tǒng)的程序設(shè)計支持匯編語言和 C 語言編寫。在編程中也可以使用匯編偽指令，這樣能使句子所表達(dá)的意思的結(jié)構(gòu)更加清晰，能夠增強可讀性，使匯編器的編譯效率提高。μ’ nSP?內(nèi)核對支持 ANSIC 中使用的基本數(shù)據(jù)類型，并且可以在 C 程序中調(diào)用匯編函數(shù)提高代碼效率，并使其具有 較好的實時性。聲控小車的各種動作，以及指令以及工作方式都要通過 C 語言與匯編語言編寫，并進(jìn)行摸擬，調(diào)試等操作。為減少繁瑣的堆棧操作和提高程序可讀性，在本次設(shè)計中采用 C 語言編寫辨識程序。 在編程工作結(jié)束后，將會對聲控小車進(jìn)行程序的輸入。使用凌陽科技提供的一個集成開發(fā)環(huán)境μ’ nSP? IDE，它能完成程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試和仿真等功能。使用它的的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下通過模擬硬件的部分功能來調(diào)試程序。并使用在線調(diào)試器 PR