【導(dǎo)讀】就是能讓各種機器聽懂人類的語言并且對周圍環(huán)境有自己的判斷能力。理想得以實現(xiàn)并向著更高的層次發(fā)展。語音識別技術(shù)就是讓機器通過識別。智能機器的眼睛，它使機器具備自動探查并自動做出反應(yīng)的能力。硬件電路包括SPCE061A最小系統(tǒng)、小車驅(qū)動電路、聲音輸入。電路、聲音輸出電路、超聲波發(fā)射以及接收電路等。軟件包括主程序、聲?？啬K、避障模塊、驅(qū)動模塊以及一些重要子程序。除此之外，還利用示波器以及MATLAB對運行時小車的。重要輸入輸出信號進行分析，以此來獲得參數(shù)的最佳設(shè)置。部分對本設(shè)計的不足及經(jīng)驗做出了總結(jié)。

　　

【正文】 9I O B 8 圖 39 動力控制電路 需要注意 IOB IOB11 不能同時為高電平，這樣會造成前輪驅(qū)動全橋的橋臂短路。 如圖 39 為動力控制 電路，它 與轉(zhuǎn)向控制電路相似 ，這里不再贅述。 哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 18 控制端口狀態(tài) 表 31 列出了控制端口的狀態(tài)以及小車對應(yīng)的運動。 表 31 控制端口狀態(tài) I O B 1 1 I O B 1 0 I O B 9 I O B 8動 力 電 機 轉(zhuǎn) 向 電 機小 車 運 動 方向0 0 0 00 0 0 10 0 1 01 0 0 11 0 1 00 1 0 10 1 1 0停 停 停正 轉(zhuǎn) 停 轉(zhuǎn) 前 進反 轉(zhuǎn) 停 轉(zhuǎn) 后 退正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 右 前 進反 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 右 后 退正 轉(zhuǎn) 正 傳 左 前 進反 轉(zhuǎn) 正 轉(zhuǎn) 左 后 退 聲音控制電路 在這一小節(jié)中，將詳細介紹和聲音控制有關(guān)的電路。由于采用了SPCE061A 單片機，有關(guān)聲音控制的外部電路都要配合單片機內(nèi)的電路工作。 聲音輸入 及 A/D 轉(zhuǎn)換 電路 1. 聲音輸入電路 3KR6224C 1 0224C910KR73KR510KR8104C 1 11KR4470KR9104C 1 45 .1 KR 1 0502C 1 5M I CV S S 2 V M I CV S S 2V C MV S S 2M I C PM I C NAGCV S S 2M I C O U TO P IVSS2M K 1M i c 1220uC822uC 1 2 4 .7 uC 1 3 圖 310 聲音輸入電路 如圖 310 所示， VMIC 為麥克風(fēng)供電，由于麥克風(fēng)有一定的工作電壓和電流要求，因此 R R5 以及 R6 的作用是調(diào)整電壓和電流以適應(yīng)麥克風(fēng)工作。 C8 的作用是使麥克風(fēng)供電引腳的電壓更穩(wěn)定。 C9 和 C10 的作用哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 19 是抗干擾，起到一定的濾波作用。最后，經(jīng)過調(diào)整的麥克風(fēng)模擬信號通過MICP 與 MICN 輸入到單片機內(nèi)。 在這里需要注意的是，這個部分的信號都是模擬信號，最終的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換是在單片機內(nèi)完成的。 2. A/D 轉(zhuǎn)換電路 這個部分集成在單片機內(nèi)，如圖 311 所示，虛線內(nèi)表示單片機內(nèi)部。SPCE061A 有 8 路可用復(fù)用 10 位 ADC 通道，其中一路通道 (MIC_IN)用于語音輸入，模擬信號經(jīng)過自動增益控制器和放大器放大后 進行 A/D 轉(zhuǎn)換。其余 7 路通道 (LINE_IN)和 IOA0~IOA6 引腳復(fù)用，可以直接通過引線(IOA0~IOA6)輸入，用于將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 SPCE061A的 A/D 轉(zhuǎn)換范圍是整個輸入范圍，即最大的模擬信號輸入電壓范圍0V~AVdd。非法的 A/D 模擬信號將 影響 轉(zhuǎn)換電路的工作范圍，從而降低ADC 的性能。 +4 7 0 K0 . 9 A V d dA G C EA G C1 0 44 . 7 μ F++m i cV C MO P IM I C O U T1 0 K1 0 45 . 1 K5 0 24 . 7 μ F2 2 42 2 42 2 0μ F3K1 KM I C PM I C N1 KV M I CA V d dI O A 0 ~ I O A 6M U X 8 t o 11 0 位 A D CV 2 V R E FP _ A D C ( 7 0 1 4 H )P _ A D C _ L I L N E I N _ D A T A（ 7 0 2 C H ）R D YM I C( 7 0 2 B H )A D 0 ~ 9B 7 ( V R XT R E F )R D YA V d db 0 ( A D E ) b 1 ( M I C _ E N B )7 0 2 b Hb 1 ( M I C_ E N B )b 8 ( V 2 VR E F B )V R E F 2V R T 圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機內(nèi)部集成了了兩級放大器以及相關(guān)控制字。其中 V2VREF 提供了 2V 的參考電壓，當需要 2V 的 A/D 最高參考電 壓時，將它與單片機的外部最大的參考電壓輸入引腳 VRT 短接即可。 VMIC 為麥克風(fēng)供電引腳，MICP 與 MICN 為麥克風(fēng)輸入引腳。 OPI 與 AGC 等引腳共同控制兩級放大器，可以通過調(diào)整 REXT 來調(diào)整第二級放大器的增益大?。ǖ诙壏糯笃髟鲆?A=60KΩ/(1KΩ+Rext)），總增益 =第一級增益 ? 第二級增益。 MUX 為ADC 的多通道控制單元，對這個控制單元進行寫入來選擇到底是通過哪一哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 20 個通道進行語音輸入。 P_ADC 存儲 MIC 輸入的 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。P_ADC_LINEN_DATA 用于讀出 LINE_IN10 位 ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)。RDY 的作用是用來觸發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換。以上這些控制單元將在下一章軟件部分作詳細說明。 聲音輸出 及 D/A 轉(zhuǎn)換 電路 1. 聲音輸出電路 聲音輸出電路 如圖 312 所示，當需要聲音輸出時將 J2 跳短使單片機的數(shù)模轉(zhuǎn)換引腳 DAC 與輸出電路相連接。其中， C16 的作用是進行濾波避免輸出的模擬信號被干擾， R11 的作用是進行電壓電流調(diào)整。 SPY0030 是這個部分的核心。它是凌陽公司的一款音頻功率放大芯片，最大公路增益為 20，其中 4 和 6 引腳是它的輸入端， 1 和 2 引腳為它的輸出引腳 直接與揚聲器相連接。音頻信號由這里輸入到芯片中進行功率放大。 8 引腳為供電引腳， 7 引腳為它的使能引腳， 3 引腳為參考地， 6 引腳為參考電壓庶出引腳。通過 R12 可以調(diào)整聲音的大小。 C1 C18 的作用是濾波抗擾，使聲音信號不會被噪音干擾。 C19 與 C20 做 SPY0030 的電源輸入濾波電路。 104C 1 6104C 1 9+54612837U2S P Y 0 0 3 0104C 1 81KR 1 1224C 1 7S OUN D OUT P UTVDDHV S S 1DAC12J31 2J2100uC 2 0123R 1 21KV S S 2 圖 312 聲音輸出電路 2. D/A 轉(zhuǎn)換 SPCE061A 為音頻輸出提供兩個 DAC 通道。其結(jié)構(gòu)如圖 313 所示。 P_DAC1 與 P_DAC2 是一個帶 10 位緩沖寄存器的 10 位 D/A 轉(zhuǎn)換單元。通過此單元可以直接寫入 10 位數(shù)據(jù)到緩 存器。 P_DAC_CTRL 為 DAC控制單元。這些控制字也將在下一章詳細介紹。 哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 21 D A R 1鎖 存 控制D A R 2鎖 存 控制D A R 11 0 位D A C 1D A C 控制 寄 存器D A R 21 0 位D A C 2直 接 將 D A R 1 內(nèi) 的數(shù) 據(jù) 鎖 存 到 D A C 1T i m e r AT i m e r BP _ D A C _ C t r l 的 第 7 和 8 位P _ D A C _ C t r lD A C 1D A C 2P _ D A C 1 A U D 1直 接 將 D A R 2 內(nèi) 的數(shù) 據(jù) 存 到 D A C 2T i m e r AT i m e r B鎖 存P _ D A C 2 A U D 2P _ D A C _ C t r l 的 第 5 和 6 位鎖 存 圖 313 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 超聲波探障電路 在本小節(jié)中，將詳細介紹與超聲波探障有關(guān)的電路。包括超聲波發(fā)射電路 、 超聲波接收電路 、 距離選擇電路以及其它相關(guān)電路。 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路由六個反向器組成如圖 314 所示，它們直接與 IOB3相連接，通過對單片機的 I/O 口進行設(shè)置使得從 IOB3 輸出 40KHz 的脈沖 圖 314 超聲波發(fā)射電路 信號。通過六個反向器進行調(diào)整 ，使 傳入超聲波傳感器 的矩形脈沖功率加40KHZ_SEND SEND 224 C46 224 C45 1 2 US1 5 4 U6B CD4049UB/FP 7 6 U6C CD4049UB/FP 9 10 U6D CD4049UB/FP 11 12 U6E CD4049UB/FP 14 15 U6F CD4049UB/FP 3 2 U6A CD4049UB/FP VCCT GROUND Power 哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 22 大 。 傳感器 的原理已經(jīng)在前面介紹過了，由于外部電源信號的頻率處在超聲波傳感器的諧振頻率，因此超聲波傳感器發(fā)出 40KHz 以上的超聲波。而這兩個電容的作用是進行抗擾濾波。 需要說明的是，在這里選用了一片 CD4049UB，其內(nèi)部剛好集成了六個反向器。超聲波傳感器的諧振頻率為 40KHz，工作電壓為 ~9V。另外，由超聲波傳感器的原理可知，超聲波是沿著發(fā)射傳感器的軸線方向發(fā)出的，因此在使用時將超聲波傳感器的軸線方向朝著小車的 前方 [12]。 超聲波接收電路 該接收電路的主要功能是將物體發(fā)射回來的超聲波信號由超聲波接收傳感器接收，形成模擬信號傳入電路，然后對該信號進行調(diào)整使它能夠被單片機接收識別從而計算物體離小車的距離進行避障控制。 E M I T1I N +2I N 3V C C 4B L C5S T R B6C O L O U T7V C C +8U9L M 3 1 1 810KR 2 910KR 3 1V C C T10KR 3 01MR 3 210KR 3 31MR 3 4V C C T5 .1 KR 3 5V C C _ 5COM_LINE B A C K _ P L U SR E C IV E104C 4 7224C 5 01000pFC 4 830pFC 4 912U S 2S u p e r S o u n d _ 1+213U 7 AN E 5 5 3 2+675U 7 BN E 5 5 3 21MR 5 230pFC 5 9 圖 315 超聲波接收電路 如圖 315 所示，超聲波接收電路由一個超聲波接收傳感器 、 一個比較器和兩個放大器組成。放大器選擇 NE5532 芯片，該芯片中集成有兩個放大器，對音頻信號有很好的放大作用并且有較低的工作噪聲。比較器選擇了 LM3118 芯片， 1 引腳是地端參考電壓， 2 與 3 引腳是芯片的輸入引腳， 4 和 8 引腳是該芯片的供電引腳， 7 引腳是輸出引腳， 5 和 6 引腳在本設(shè)計中沒有用到，所以置空。 首先，由物體反射回來的超聲波被接收傳感器接收，這個信號是非常哈爾濱理工大學(xué) 遠東學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 23 微弱的。 R29 與 R31 組成分壓電路對輸入第一個 NE5532 功率放大器的電壓進行分壓。 C50 與 R30 的作用是抗噪聲并且對電壓電流進行調(diào)整。 R32與 C49 同功率放大器的負端與輸出引腳相連接形成一個積分電路，微弱的接收信號通過這個部分回被放大并且由于積分作用使得一部分噪聲被去除。后面的 R5 C59 與第二個功率放大器依然組成了一個積分放大電路，經(jīng)過第一級放大后的信號 在這里又一次被放大。這兩級功率放大電路對超聲波接收傳感器接收到的微弱信號進行了 10000 倍的放大。被放大后的信號的功率足夠發(fā)送到單片機內(nèi)進行識別，但是這個信號并不是脈沖信號，因此再通過 LM3118 芯片進行調(diào)整。經(jīng)比較器比較以后，信號被調(diào)整為脈沖信號。最后，將這個數(shù)字信號輸入單片機內(nèi)進行處理 [12]。 避障距離選擇電路 選距電路如圖 316 所示， 通過這個調(diào)整這個電路中的 J17 以及 R27，可以選擇探障距離。一共提供了三種測距模式， LOW、 HIGH 和 SET。它們的測距范圍都有所不同，其中 LOW 的測距范圍為 25cm~100cm， HIGH的測距范圍為 70cm~400cm， SET 可以自選距離范圍但最大不超過 700cm最小不小于 25cm。這些參數(shù)范圍都是有一定實際意義的，在第四章會重點介紹，下面僅就這幾種測距模式對電路進行說明。 C O M _H I GC O M _L O WC O M _S E TC O M _L