【導(dǎo)讀】算機(jī)滲透進(jìn)城市的血液，成為人類社會(huì)生活中密不可分的一部分。疑成為人們使用計(jì)算機(jī)的一大障礙。在音頻壓縮處理技術(shù)以及無(wú)線遠(yuǎn)程控制技術(shù)高速發(fā)展的局面下，人。們開(kāi)始考慮使用人類語(yǔ)言作為新的方式和計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程對(duì)話。底擺脫復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和繁瑣的輸入方式是今后發(fā)展的一大方向。碼等功能，若在其上外擴(kuò)一nRF2041雙工無(wú)線模塊組成語(yǔ)音遙控器。以制作出一個(gè)基于無(wú)線語(yǔ)音控制的智能小車。理念，可將其移植到諸如汽車，小家電等具有實(shí)際意義的產(chǎn)品中去。式無(wú)疑是今后科技發(fā)展的新趨勢(shì)。[關(guān)鍵詞]無(wú)線語(yǔ)音遙控小車；凌陽(yáng)SPCE061A處理器；語(yǔ)音辨識(shí)；

　　

【正文】 線通信， 無(wú)線通當(dāng)然是指兩點(diǎn)間的通信了， 所以設(shè)計(jì)中用了一對(duì)半雙工無(wú)線通信模組 nRF2401， 由于其一塊單獨(dú)工作沒(méi)有任何實(shí)際意義，所以在此將遙控器部分和車體部 分的無(wú)線模組軟件工作流程同時(shí)列舉，在后面車體部分的軟件設(shè)計(jì)中不再敘述。 首先，我需要自己定義一 個(gè)無(wú)線通信協(xié)議， nRF2401 圖 53 識(shí)別子程序流程圖 無(wú)線 模組，每次發(fā)送有效數(shù)據(jù)最少 1字節(jié)，最多 32字節(jié)，發(fā)送前模組自動(dòng)為數(shù)據(jù)增加數(shù)據(jù)頭和交驗(yàn)尾。 因?yàn)椴恍杩紤]數(shù)據(jù)的保密性，所以就采用簡(jiǎn)單的一字節(jié)命令， 這樣也能提高通信的可靠性。 每次 nRF2401 發(fā)送的數(shù)據(jù)格式如下： 表 3 無(wú)線通信數(shù)據(jù)格式 開(kāi) 始 初始化語(yǔ)音辨識(shí) 定時(shí)采集語(yǔ)音 有效語(yǔ)音指令 無(wú)線發(fā)送指令 結(jié) 束 是i 否i 8 位數(shù)據(jù)頭 8 位有效數(shù)據(jù) DATA 16 位 CRC 畢業(yè)論文 其中， 一字節(jié)的有效數(shù)據(jù) DATA 共有五個(gè) ，分別代表的意義如 表 4： 遙控器發(fā)送指令后，怎么知道小車部分是否接收到或是否響應(yīng)了呢？所以，還需要一個(gè)應(yīng)答機(jī)制， 小車在接收到語(yǔ)音指令后， 在執(zhí)行響應(yīng)動(dòng)作之前返回一個(gè)響應(yīng)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為 DATA+5， 則遙控器通過(guò)接收到的應(yīng)答信號(hào) DATA+5 可以判斷小車的相應(yīng)狀況，然后進(jìn)行相應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)， 若超過(guò)一定時(shí)間沒(méi)有 收到相應(yīng)信號(hào)，則遙控器會(huì)再次發(fā)送語(yǔ)音控制指令。 該部分 軟件流程圖如圖 54 所示。 DATA 指令意義 0x50 小車名字指令 0x51 前進(jìn)指令 0x52 后退指令 0x53 左轉(zhuǎn)指令 0x54 右轉(zhuǎn)指令 表 4 數(shù)傳指令意義 畢業(yè)論文 車體主控程序軟件 流程 設(shè)計(jì) 當(dāng)車體主控制器檢測(cè)接收到語(yǔ)音指令時(shí)， 先返回 DATA+5，告知遙控器自己進(jìn)行了響應(yīng)。 然后在真正進(jìn)行動(dòng)作響應(yīng)， 先響應(yīng)后動(dòng)作的原因是因?yàn)樾≤囃瓿赡硞€(gè)動(dòng)作的時(shí)間較長(zhǎng)， 會(huì)導(dǎo)致遙控器因接收不到響應(yīng)指令而不斷的重發(fā)語(yǔ)音命令 。 下車接收到語(yǔ)音指令后，共有五種動(dòng)作可以響應(yīng) ，為了更好的描述用 K 表示 T/C2 產(chǎn)生的 PWM占空比， J 表示 舵機(jī)的擺角，定義 90 度的位置為 0，左擺為負(fù)，右擺為正， Dir 表示 L298N 方向控制位， 10表示向前， 01表示向后， 11或 00 停止， 則 指令和動(dòng)作的對(duì)應(yīng)表 5所示： DATA 車體響應(yīng) 獲取辨識(shí)結(jié)果 if(gActivated) Y switch(res) 前 進(jìn) 后 退 左 轉(zhuǎn) 右 轉(zhuǎn) 名 字 發(fā) 0x50 發(fā) 0x51 發(fā) 0x52 發(fā) 0x53 發(fā) 0x54 定時(shí)等待 返回 DATA+5 N 播報(bào)響應(yīng) 返回 Y N 圖 54 無(wú)線數(shù)傳流程圖 畢業(yè)論文 表 5 車體響應(yīng) 動(dòng)作 據(jù) 此 設(shè)計(jì)的軟件流程圖如圖 55所示。 圖 55 車體主控程序流程圖 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 凌陽(yáng) SPCE061A單片機(jī)指令系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)環(huán)境 凌陽(yáng) SPCEO61A 單片機(jī)采用μ ’ nSP?內(nèi)核指令系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)支持匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)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(qiáng)可讀性，使匯編器的編譯效率提高。μ ’ nSP?內(nèi)核對(duì)支持 ANSIC 中使用0x50 J=0， Dir=11or00,K=0% 0x51 J=0,Dir=10,K=50% 0x52 J=0,Dir=01,K=50% 0x53 J=45,Dir=10,K=80% 0x54 J=45,Dir=10,K=80% 開(kāi) 始 檢驗(yàn)?zāi)＝M狀態(tài) DATA？ 讀取 DATA，返回 DATA+5 響應(yīng)指令 返 回 畢業(yè)論文 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(shí)時(shí)性。聲控小車的各種動(dòng)作，以及指令以及工作方式都要通過(guò) C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)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(jì)中采用 C語(yǔ)言編寫 辨識(shí)程序。 在編程工作結(jié)束后，將會(huì)對(duì)聲控小車進(jìn)行程序的輸入。使用凌陽(yáng)科技提供的一個(gè)集成開(kāi)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(guò)模擬硬件的部分功能來(lái)調(diào)試程序。并使用在線調(diào)試器 PROBE 對(duì) SPCEO61A 程序進(jìn)行寫入，它既是一個(gè)程序燒寫器人又是一個(gè)實(shí)時(shí) 在線調(diào)試器。它利用了 SPCE06lA 片內(nèi)置的在線仿真電路 ICE(In－Circuit Emulator）接口和凌陽(yáng)公司的在線串行編程技術(shù)。 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 SPCEO61A 相應(yīng)引腳，直接對(duì)目標(biāo)電路板上的 SPCEO61A 調(diào)試，運(yùn)行編寫好的程序。 PROBE 的另一頭是標(biāo)準(zhǔn) 25 針打印機(jī)接口，直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與微機(jī)通信，在計(jì)算機(jī) IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包下，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。 圖 56 計(jì)算機(jī)， PROBE和用戶目標(biāo)板三者之間的連接示意圖 畢業(yè)論文 ATMEGA16L單片機(jī)指令系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)環(huán)境 為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了 Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。 CPU 在執(zhí)行一條指令的同時(shí)讀取下一條指令 ( 在本文稱為預(yù)取 )。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn)了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的 FLASH。 AVRStudio是 Atmel公司推出的 AVR單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。 能運(yùn)行于 Windows9x/ME/NT/2020/XP等操作系統(tǒng)平臺(tái)下。它提供了源文件的編輯器，用于軟件仿真的 芯片仿真器和在線硬件仿真 (ICE)的接口。 源程序的編輯可采用匯編語(yǔ)言，其匯編級(jí)編譯器（ AVR Assembler）是免費(fèi)提供的。 AVRStudio也可采用 C語(yǔ)言編程，支持第三方 C編譯器。 AVRStudio還集成有軟件調(diào)試（ AVR Studio）和實(shí)時(shí)在線仿真器（ JTAG ICE）以及 AVRProg下載等功能。 目前， ARTMEL公司所發(fā)布的最新版本為 AVR ，可以在 ATMEL公司的官方網(wǎng)站 圖 57 AVRStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境 畢業(yè)論文 結(jié)論 本次對(duì)于 無(wú)線語(yǔ)音遙控 智能小車的設(shè)計(jì)采 用凌陽(yáng) SPCE061A 十六位單片機(jī) 和 AVR 系列 ATMEGA16L 高檔 8 位單片機(jī)配合 實(shí)現(xiàn)。 SPCE061A 采用 μ ’ nSP?內(nèi)核微處理器， 其內(nèi)部集成 語(yǔ)音 采集、識(shí)別及播放功能 ，并且 集成了 2K字的 RAM、 32K字的 Flash， 同時(shí) ATMEGA16L內(nèi)集成的 1K 字節(jié)的 SRAM 和 16K 字節(jié)的 FLASH 使得 整個(gè)系統(tǒng) 不 需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器和RAM。 由于采用了高性能的 MCU，省掉了大量的外圍器件，使 得 硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)的可靠性。 遙控器部分選用 凌陽(yáng) SPCE061A，完全取決于其 高集成度和較全面的功能，不需要增加復(fù)雜的外圍電路就可以 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音辨識(shí)和一系列職能動(dòng)作 。 它 的軟件編程采用 C 和匯編混合編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，集兩種語(yǔ)言之優(yōu)點(diǎn)于一體，它們的完美結(jié)合極大限度地簡(jiǎn)化了編程過(guò)程，豐富了編程思想，給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了莫大的方便。采用別的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)所有功能一般要兩個(gè)單片機(jī)，硬件電路也更加復(fù)雜。若要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能和語(yǔ)音辨識(shí)，不是多用幾個(gè)別的類型的單片機(jī)就可實(shí)現(xiàn)的，而凌陽(yáng)單片機(jī)提供了很好的語(yǔ)音播放和錄制機(jī)制以及簡(jiǎn)單的 API 接口編程。使用 SPCE061A 開(kāi)發(fā)產(chǎn)品不僅給開(kāi)發(fā)者耳目一新的 感覺(jué)更給用戶以振奮的性能。 在 SPCE061A 集成函數(shù)庫(kù)帶來(lái)方便的同時(shí)，我也感受到了其源代碼的不透明， 當(dāng)想增加自己特定的功能時(shí)，不知如何下手。 與此相反， ATMEGA16L的技術(shù)資料很詳細(xì)，甚至 bootloader 的編程都已涉及， 所以作為單片機(jī)的初學(xué)者從 AVR系列單片機(jī)入手是一個(gè)很好的選擇，當(dāng)具有一定經(jīng)驗(yàn)后，可以用 SPCE061A 做一些設(shè)計(jì)上的輔助工作，也能為自己的作品增添不少色彩。 對(duì)于 無(wú)線語(yǔ)音遙控 智能小車來(lái)講，本次設(shè)計(jì)的作品并 無(wú)太大實(shí)用價(jià)值 ，但 有很大實(shí)際意義， 其 中 聲音控制機(jī)器操作的思路是今后簡(jiǎn)化人機(jī)接口的方 向。此類構(gòu)想可移植到諸如小家電、汽車等于生活息息相關(guān)的電子產(chǎn)品上。在人類與計(jì)算機(jī)的關(guān)系日益密切的今天，更為便捷、更為人性化、更為智能化的人機(jī)對(duì)話方式無(wú)疑是今后科技發(fā)展的新趨勢(shì)。 在結(jié)束了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)后，本人對(duì)于單片機(jī)的了解和使用能力達(dá)到了一個(gè)更高的層次， 使知識(shí)得到了充分的運(yùn)用，同時(shí)也補(bǔ)充了部分沒(méi)有接觸過(guò)的思想。本人從中受益匪淺。 畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) [1] 劉海承等 . MCUDSP型單片機(jī)原理與應(yīng)用 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [2] 羅亞非．凌陽(yáng) 16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)．北京：北京航空航天大學(xué)出版 社， 2020 [3] 鄭學(xué)堅(jiān)，周斌．微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用．第三版．北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [4] 歐陽(yáng)斌林，等．單片機(jī)原理與應(yīng)用．中國(guó)水利水電出版社， 2020 [5 ]李晶皎．嵌人式語(yǔ)音技術(shù)及凌陽(yáng) 16位單片機(jī)應(yīng)用．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [6] 潘松，黃繼業(yè)． EDA技術(shù)實(shí)用教程．第二版．北京：科學(xué)出版社， 2020 [7] 凌陽(yáng)科技大學(xué)計(jì)劃 .凌陽(yáng)單片機(jī)在大學(xué)生電子競(jìng)賽中的應(yīng)用，第一版，北京航空航天大學(xué)出版社， [8] 劉海成，秦進(jìn)平 .MCUDSP型單片機(jī)原理與應(yīng)用基于凌陽(yáng) 16位單片機(jī)，第一版，北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [9] 張齊，杜群貴 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) —— 基于 C語(yǔ)言編程，第二版，電子工業(yè)出版社， [10] 侯媛彬 .凌陽(yáng)單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計(jì)精選 ，第一版， 科學(xué)出版社 ， [11] 吳雙力，崔劍，王伯嶺 .AVRGCC與 AVR單片機(jī) C語(yǔ)言開(kāi)發(fā) ，第一版， 北京航空航天大學(xué)出版社 ， [12] 徐煜明，韓雁 .單片機(jī)原理及接口技術(shù)，第一版，電子工業(yè)出版社， 2020 [13] 楊西明，朱騏 .單片機(jī)編程與應(yīng)用入門，第一版，機(jī)械工業(yè)出版社 ， [14] 嚴(yán)天峰 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試，第一版，北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [15] Michael A. and Network Communications，第一版，科學(xué)出版社， 2020 畢業(yè)論文 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的綜合考核。為期兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我以這四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ)，獨(dú)立設(shè)計(jì)制作以 凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī) 和 ATMEL 的 ATMEGA16L 為基礎(chǔ)的 無(wú)線 語(yǔ)音 遙控智能 車的設(shè)計(jì)。在完成本次設(shè)計(jì)的同時(shí)，也提高了獨(dú)立分析問(wèn)題、研究問(wèn)題的能力。相信此次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定會(huì)為我們?cè)诓痪玫膶?lái)踏上工作崗位打下了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利地完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師 張根柱 老師 。張 老師 在已經(jīng)非常繁忙的工作中，依然指導(dǎo)我完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。張書(shū)記的鼎力幫助是我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要保證，他給予了我很大的幫助和支持，使我受益匪淺； 在本人完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的工程中，他在設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的時(shí)期給予我莫大的幫助，在這里向他表示衷心的感謝。 同時(shí)，我要感謝我的母校 —— 天津工程師范學(xué)院。大學(xué)四年，這里留 下了我們?cè)S多美好的回憶。特別是在我即將踏上工作崗位的同時(shí)，給了我這樣一個(gè)鍛煉、學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使我加深了對(duì)以前知識(shí)的理解，拓寬了知識(shí)面，也提高了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合的應(yīng)用能力。祝愿母校的將來(lái)更美好 ! 正是由于得到了老師、同學(xué)、同事、學(xué)校各個(gè)方面的大力支持和熱心幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利地完成。最后，我要再一次感謝所有在此期間幫助過(guò)我的人，我衷心的祝福你們！