【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸；13. 具備觸鍵喚醒功能；14. 使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式（），能容納210s的語(yǔ)音數(shù)據(jù)；15. 鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；16. 32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘；17. 7通道10位電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC）和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；18. 聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制（AGC）功能；19. 具備串口設(shè)備接口；20. 具有低電壓復(fù)位（LVR）功能和低電壓監(jiān)測(cè)（LVD）功能；21. 內(nèi)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(nèi)核具有豐富的指令集和32 個(gè)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(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)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。ATmega16L 有如下特點(diǎn):1. 16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力，即RWW)；2. 512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM；3. 32 個(gè)通用I/O 口線；4. 32 個(gè)通用工作寄存器； 5. 用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程；6. 三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(T/C)；7. 片內(nèi)/外中斷，片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的RC 振蕩器；8. 可編程串行USART，有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口；9. 8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC；10. 具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器；11. 一個(gè)SPI 串行端口；12. 四通道PWM，兩路8位，兩路16位；13. 六個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)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(kuò)展的Standby 模式14. 速度等級(jí)：0 8 MHz；15. 工作電壓： ； nRF2401無(wú)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(jù)傳輸速率，125 階（梯度1MHz）收發(fā)頻率，地址檢驗(yàn)和CRC 校驗(yàn)。芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以5dBm 的功率發(fā)射時(shí)，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。其DuoCeiverTM 技術(shù)使nRF2401 可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401 適用于多種無(wú)線圖 34 nRF2401功能模塊原理圖通信的場(chǎng)合，如無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無(wú)線鼠標(biāo)、遙控開(kāi)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(shí)物圖 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N的介紹L298是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片的主要特點(diǎn)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(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)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(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。其管腳圖和實(shí)物圖分別如圖3圖310所示。 表1 L298N引腳功能表引腳符號(hào)功能115SENSING ASENSING B此兩端與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào)23OUT 1OUT 2此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器A的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載4Vs電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端57IN 1IN2輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器A的開(kāi)關(guān)611ENABLE AENABLE B；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器B的開(kāi)關(guān)1314OUT 3OUT 4此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器B的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載 無(wú)線語(yǔ)音遙控器中SPCE061A的功能在本次設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵地問(wèn)題之一在于人聲的A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與識(shí)別，SPCE061A提供了語(yǔ)音輸入壓縮以及辨識(shí)的先進(jìn)技術(shù)。1. 語(yǔ)音指令的輸入。凌陽(yáng) 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(gè)通道用于將模擬量信號(hào)（電壓信號(hào)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，可以直接通過(guò)引線(IOA 0IOA 6）輸人(Line_InlLine_ln7)另外一個(gè)通道只用于語(yǔ)音輸人，即通過(guò)內(nèi)置自動(dòng)增益控制放大器的麥克風(fēng)通道（MICIn）輸人，是語(yǔ)音采集專用通道，也可設(shè)置為普通A/D輸入。2．語(yǔ)音指令的訓(xùn)練。語(yǔ)音遙控器作為機(jī)器，一定是不能先天理解人類的語(yǔ)言的，所以，必須教會(huì)它人類語(yǔ)言的含義。即語(yǔ)音訓(xùn)練，內(nèi)容是將人類的語(yǔ)言事先已訓(xùn)練的方式經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在凌陽(yáng)SPCE061A的FLASH中，并指定每一條語(yǔ)音所要指向的操作，以便在日后的使用中將采集來(lái)的語(yǔ)音與存儲(chǔ)的語(yǔ)音相比對(duì)，以確定單片機(jī)需要進(jìn)行的操作。凌陽(yáng)SPCE061A對(duì)于不同的辨識(shí)能力提供以下兩種語(yǔ)音訓(xùn)練方式：1）特定發(fā)音人識(shí)別SD（Speaker Dependent），是指語(yǔ)音樣板由單個(gè)人訓(xùn)練，可用于語(yǔ)音提示，而DVR用來(lái)錄音和放音；2） 非特定發(fā)音人識(shí)別SI（Speaker Independert）。是指語(yǔ)音樣板由不同年齡、不同性別、不同口音的人訓(xùn)練，可以識(shí)別一群人的命令；在本次設(shè)計(jì)中，需要向小車訓(xùn)練：向前、向后、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等幾項(xiàng)語(yǔ)音指令，以供控制小車時(shí)的辨識(shí)使用。值得注意的是，使用非特定發(fā)音人識(shí)別需要利用大量的DVR存儲(chǔ)不同人訓(xùn)練的語(yǔ)音，但是凌陽(yáng)SPCE061A并不能提供大量的內(nèi)存空間供存儲(chǔ)使用，由于設(shè)計(jì)條件有限，無(wú)法擴(kuò)展必要的存儲(chǔ)芯片完成存儲(chǔ)語(yǔ)音的功能，故選擇使用特定發(fā)音人識(shí)別。其訓(xùn)練具體流程參看后文內(nèi)容。3．對(duì)訓(xùn)練的語(yǔ)音指令的存儲(chǔ)。將經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)，SPCEO61A單片機(jī)的16位DSP有很強(qiáng)的信息處理能力， MHz，具備運(yùn)算速度高等優(yōu)勢(shì)。這些為語(yǔ)音的錄放、合成及辨識(shí)提供了條件。凌陽(yáng)壓縮算法中DVR可用于錄、放音。語(yǔ)音的編碼、存儲(chǔ)、解碼處理是通過(guò)操作麥克風(fēng)輸人所生成的WAVE文件完成的，但在這個(gè)環(huán)節(jié)上會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題為其占用的存儲(chǔ)空間很大，對(duì)SPCEO61A單片機(jī)的32K FLASH來(lái)說(shuō)想要存儲(chǔ)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(kù)將A/D、編碼、解碼、存儲(chǔ)及D／A做成相應(yīng)的模塊，對(duì)于每個(gè)模塊都有其應(yīng)用程序接口API，所以只須了解每個(gè)模塊所要實(shí)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(shí)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(hào)要經(jīng)過(guò)緩沖器和放大器，AGC功能將通過(guò)MIC——IN通道輸入的模擬信號(hào)放大值控制在一定范圍內(nèi)，然后放大信號(hào)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(yǔ)音辨識(shí)。語(yǔ)音辨識(shí)是一種以語(yǔ)音模型為指令基礎(chǔ)的控制方式，語(yǔ)音模型的質(zhì)量直接影響辨識(shí)操作的速度和準(zhǔn)確率。具體步驟是經(jīng)過(guò)兩次語(yǔ)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(duì)，如與語(yǔ)音模型相匹配，則輸出控制信號(hào)。具體原理如圖：圖 37 語(yǔ)音辨識(shí)原理簡(jiǎn)圖凌陽(yáng)16位微處理器的SPCE061A核心實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接采用有線方案，通過(guò)并口將預(yù)先設(shè)計(jì)的小車控制程序燒寫(xiě)到SPCE061A單片機(jī)，以識(shí)別各種語(yǔ)音指令．系統(tǒng)的處理過(guò)程為：當(dāng)向控制器發(fā)出語(yǔ)音命令時(shí)，聲波通過(guò)MIC輸入，將相應(yīng)的信號(hào)傳遞到SPCE061A處理芯片，在芯片中通過(guò)相關(guān)的程序與預(yù)先訓(xùn)練好的語(yǔ)音模型進(jìn)行比較、識(shí)別及處理，根據(jù)識(shí)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(wú)線模組，無(wú)線發(fā)送語(yǔ)音指令。使用特定人語(yǔ)音辨識(shí)的語(yǔ)音樣板由單個(gè)人訓(xùn)練和識(shí)別處理組成，如圖：圖 38 語(yǔ)音辨識(shí)流程值得注意的是，凌陽(yáng)SPCEO61A在接收到控制語(yǔ)音指令后，并不是直接用其進(jìn)行辨識(shí)。圖 39 語(yǔ)音識(shí)別電路結(jié)構(gòu)為了提辨識(shí)的正確率，語(yǔ)音信號(hào)要經(jīng)過(guò)語(yǔ)音識(shí)別電路，將語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器降噪、加重等處理后進(jìn)行預(yù)測(cè)、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(guò)零次數(shù)能量相關(guān)函數(shù)等方法進(jìn)行匹配運(yùn)算，輸出辨識(shí)結(jié)果。其具體步驟如圖：5．語(yǔ)音指令的發(fā)送和回應(yīng)。在對(duì)遙控器發(fā)出語(yǔ)音指令后凌陽(yáng)SPCEO61A將人發(fā)出的指令與訓(xùn)練時(shí)的音頻進(jìn)行辨識(shí)后確定指令，由串口無(wú)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(dòng)作標(biāo)志位，返回回應(yīng)數(shù)據(jù)，同時(shí)控制L298N和舵機(jī)，使小車做出向前向后轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作。SPCE061A接收到響應(yīng)數(shù)據(jù)后，可知小車已經(jīng)響應(yīng)了語(yǔ)音指