【文章內容簡介】 時基，2個外部時鐘源輸；13. 具備觸鍵喚醒功能；14. 使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式（），能容納210s的語音數(shù)據；15. 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；16. 32768Hz實時時鐘；17. 7通道10位電壓數(shù)模轉換器（ADC）和單通道聲音模數(shù)轉換器；18. 聲音模數(shù)轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制（AGC）功能；19. 具備串口設備接口；20. 具有低電壓復位（LVR）功能和低電壓監(jiān)測（LVD）功能；21. 內置在線仿真電路ICE（InCircuit Emulator）；22. 具有保密能力；23. 具有Watch Dog功能；AVR 內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同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結構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)據吞吐率。ATmega16L 有如下特點:1. 16K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)；2. 512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM；3. 32 個通用I/O 口線；4. 32 個通用工作寄存器； 5. 用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內調試與編程；6. 三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C)；7. 片內/外中斷，片內經過標定的RC 振蕩器；8. 可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口；9. 8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC；10. 具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器；11. 一個SPI 串行端口；12. 四通道PWM，兩路8位，兩路16位；13. 六個可以通過軟件進行選擇的省電模式：空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴展的Standby 模式14. 速度等級：0 8 MHz；15. 工作電壓： ； nRF2401無線傳輸模組的主要特性： 圖 33 nRF2401芯片框圖 nRF2401 是單片射頻收發(fā)芯片，～ ISM 頻段，0~1Mbps 數(shù)據傳輸速率，125 階（梯度1MHz）收發(fā)頻率，地址檢驗和CRC 校驗。芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片能耗非常低，以5dBm 的功率發(fā)射時，接收時工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設計更方便。其DuoCeiverTM 技術使nRF2401 可以使用同一天線，同時接收兩個不同頻道的數(shù)據。nRF2401 適用于多種無線圖 34 nRF2401功能模塊原理圖通信的場合，如無線數(shù)據傳輸系統(tǒng)、無線鼠標、遙控開鎖、遙控玩具等 。其芯片框圖如圖38所示，其模組原理圖如圖39所示。 圖35 L298N管腳圖 圖36 L298N實物圖 直流電機驅動芯片L298N的介紹L298是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片的主要特點是:工作電壓高，最高工作電壓可達46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器、線圈等感性負載；采用標準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3圖310所示。 表1 L298N引腳功能表引腳符號功能115SENSING ASENSING B此兩端與地連接電流檢測電阻，并向驅動芯片反饋檢測到的信號23OUT 1OUT 2此兩腳是全橋式驅動器A的兩個輸出端，用來連接負載4Vs電機驅動電源輸入端57IN 1IN2輸入標準的TTL邏輯電平信號，用來控制全橋式驅動器A的開關611ENABLE AENABLE B；低電平時全橋式驅動器禁止工作。8GND接地端，芯片本身的散熱片與8腳相通9Vss邏輯控制部分的電源輸人端口1012IN 3IN 4輸入標準的TTL邏輯電平信號，用來控制全橋式驅動器B的開關1314OUT 3OUT 4此兩腳是全橋式驅動器B的兩個輸出端，用來連接負載 無線語音遙控器中SPCE061A的功能在本次設計中，關鍵地問題之一在于人聲的A/D轉換存儲與識別，SPCE061A提供了語音輸入壓縮以及辨識的先進技術。1. 語音指令的輸入。凌陽 SPCE061A利用麥克風的指令輸入系統(tǒng)，SPCE061A內置由D／A轉換器 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，即通過內置自動增益控制放大器的麥克風通道（MICIn）輸人，是語音采集專用通道，也可設置為普通A/D輸入。2．語音指令的訓練。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。即語音訓練，內容是將人類的語言事先已訓練的方式經過模數(shù)轉換存儲在凌陽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、不同口音的人訓練，可以識別一群人的命令；在本次設計中，需要向小車訓練：向前、向后、左轉、右轉、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存儲不同人訓練的語音，但是凌陽SPCE061A并不能提供大量的內存空間供存儲使用，由于設計條件有限，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。其訓練具體流程參看后文內容。3．對訓練的語音指令的存儲。將經A/D轉換后的數(shù)據壓縮存儲，SPCEO61A單片機的16位DSP有很強的信息處理能力， 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做成相應的模塊，對于每個模塊都有其應用程序接口API，所以只須了解每個模塊所要實現(xiàn)的功能及其參數(shù)的內容，然后調用該API函數(shù)即可實現(xiàn)相應功能。在進行A/D轉換之前，從MIN_IN輸入的模擬信號要經過緩沖器和放大器，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，然后放大信號經采樣保持模塊送入比較器參與A/D轉換值得確定。4. SPCE061A的語音辨識。語音辨識是一種以語音模型為指令基礎的控制方式，語音模型的質量直接影響辨識操作的速度和準確率。具體步驟是經過兩次語音采集，即訓練和發(fā)布指令。系統(tǒng)經復雜的函數(shù)操作將發(fā)布指令與預先訓練的一音模型進行比對，如與語音模型相匹配，則輸出控制信號。具體原理如圖：圖 37 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，通過并口將預先設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：當向控制器發(fā)出語音命令時，聲波通過MIC輸入，將相應的信號傳遞到SPCE061A處理芯片，在芯片中通過相關的程序與預先訓練好的語音模型進行比較、識別及處理，根據識別的結果進行判斷、轉換，然后發(fā)出相應的控制指令到無線模組，無線發(fā)送語音指令。使用特定人語音辨識的語音樣板由單個人訓練和識別處理組成，如圖：圖 38 語音辨識流程值得注意的是，凌陽SPCEO61A在接收到控制語音指令后，并不是直接用其進行辨識。圖 39 語音識別電路結構為了提辨識的正確率，語音信號要經過語音識別電路，將語音信號經過濾波器降噪、加重等處理后進行預測、量化等一系列操作進行模數(shù)轉換，以數(shù)字形式進行過零次數(shù)能量相關函數(shù)等方法進行匹配運算，輸出辨識結果。其具體步驟如圖：5．語音指令的發(fā)送和回應。在對遙控器發(fā)出語音指令后凌陽SPCEO61A將人發(fā)出的指令與訓練時的音頻進行辨識后確定指令，由串口無線模組nRF2401發(fā)射。車上控制器接收到相應指令后，設置動作標志位，返回回應數(shù)據，同時控制L298N和舵機，使小車做出向前向后轉彎的動作。SPCE061A接收到響應數(shù)據后，可知小車已經響應了語音指