【正文】 祝愿母校的將來更美好 ! 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。張書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。在完成本次設(shè)計(jì)的同時(shí)，也提高了獨(dú)立分析問題、研究問題的能力。 在結(jié)束了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)后，本人對于單片機(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)充了部分沒有接觸過的思想。 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。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。 SPCE061A 采用 μ ’ nSP?內(nèi)核微處理器， 其內(nèi)部集成 語音 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。 源程序的編輯可采用匯編語言，其匯編級編譯器（ AVR Assembler）是免費(fèi)提供的。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的 FLASH。 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。并使用在線調(diào)試器 PROBE 對 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。 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語言編寫 辨識(shí)程序。 圖 55 車體主控程序流程圖 軟件開發(fā)環(huán)境 凌陽 SPCE061A單片機(jī)指令系統(tǒng)與開發(fā)環(huán)境 凌陽 SPCEO61A 單片機(jī)采用μ ’ nSP?內(nèi)核指令系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)支持匯編語言和 C語言編寫。 該部分 軟件流程圖如圖 54 所示。 無線發(fā)送應(yīng)答部分 既然是無線語音遙控智能車， 肯定少不了無線通信， 無線通當(dāng)然是指兩點(diǎn)間的通信了， 所以設(shè)計(jì)中用了一對半雙工無線通信模組 nRF2401， 由于其一塊單獨(dú)工作沒有任何實(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。為了降低開發(fā)的難度，提高語音控制器的實(shí)際的使用效能，語音控制器采用特定發(fā)音人識(shí)別方式．即語音控制器適用于某個(gè)具體的特定的對象．程序設(shè)計(jì)的最終目的是根據(jù)人的語音命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，程序的響應(yīng)、處理并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制指 令，其依靠的轉(zhuǎn)換平臺(tái)就是語音的識(shí)別處理．語音識(shí)別的處理分為語音樣板訓(xùn)練和語音識(shí)別兩個(gè)過程．可將先前植入的標(biāo)準(zhǔn)命令模式的存儲(chǔ)空間稱之為“詞庫”，而把標(biāo)準(zhǔn)命令模式稱之為“樣板”．所謂語音樣板訓(xùn)練，就是將待識(shí)別的命令進(jìn)行頻譜分析，提取特征參數(shù)作為識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)模式．語音識(shí)別的過程就是將提取語音命令的特征參數(shù)，與詞庫中的命令樣板比較，取相似度最好的樣板命令序號(hào)作為識(shí)別結(jié)果，以供程序進(jìn)行處理 。 下面詳細(xì)討論 后三個(gè)比較重要 部分的軟件實(shí)現(xiàn)步驟。 表 2 L298對直流電機(jī)控制的邏輯真值表 輸入 輸出 Ven=H C=H； D=L 正轉(zhuǎn) C=L； D=H 反轉(zhuǎn) C=D 制動(dòng) Ven=L C=※ ； D=※ 沒有輸出，電機(jī)不工作 舵機(jī) 驅(qū)電路 AVR 系列高檔 8 位單片機(jī)的 IO 驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，無需外接驅(qū)動(dòng)電路， 需特殊說明的是舵機(jī)的額定電壓為 6 伏，這里采用 ， 雖然超出額定電壓，但不會(huì)損壞舵機(jī)， 省掉一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片的同時(shí)，還提高了舵機(jī)的響應(yīng)靈敏度。 串口 nRF2401 無線模組的原理圖和此處一樣， 只是其發(fā)射的數(shù)據(jù)改為ATMEGA16L 串口接收到的數(shù)據(jù)， 即 SPCE061A 串口發(fā)出的語音指令。下面詳細(xì)介紹各部分的電氣結(jié)構(gòu)和 工作 原理 。 另外，串口和 IOB7 及 IOB10 復(fù)用， 在此設(shè)計(jì)中 用該資源將語音命令傳輸給串口 nRF2401 模組進(jìn)行無線發(fā)射。 這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了極大方便。 其中 X1是語音的 MIC輸入端 。 電源開關(guān)S1SWPBD1DiodeVIN3GND1VO2U2 1117123J1VIN1GND2VO3U4 LM7805470R10DS1300R11DS2VCC 圖 41 電源電路圖 畢業(yè)論文 1） MIC 輸入電路 在使用 SPCE061A 的語音訓(xùn)練和聲音控制的時(shí)候，需要使用 MIC 輸入電路將語音信 圖 42 MIC輸入電路 號(hào)接收，并傳送至 SPCE061A 進(jìn)行處理。 遙控器硬件 設(shè)計(jì)方案 在 無線語音遙控智能車 的設(shè)計(jì)中，凌陽 SPCEO61A 單片機(jī)作為 遙控器 的 主 控制器，需要增加一系列的外圍電路的支持才能實(shí)現(xiàn)音頻輸入輸出 和識(shí)別 ， 以及 語音命令的 輸出等功能。 4 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)需要，系統(tǒng)硬件擬使用兩塊 PCB 板設(shè)計(jì)。其具體步驟如圖： 5． 語音指令的發(fā)送和回應(yīng)。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(hào)。 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)過緩沖器和放大器， AGC功能將通過 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。凌陽壓縮算法中 DVR可用于錄、放音。其訓(xùn)練具體流程參看后文內(nèi)容。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(chǔ)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(chǔ)的語音相比對， 以 確定 單片機(jī) 需要進(jìn)行的操作。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)字量引腳 符號(hào) 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(dòng)芯片反饋檢測到的信號(hào) 2 3 OUT 1 OUT 2 此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的兩個(gè)輸出端，用來連接負(fù)載 4 Vs 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端 5 7 IN 1 IN2 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL邏輯電平信號(hào)，用來控制全橋式驅(qū)動(dòng)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(hào)；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。 其管腳圖和實(shí)物圖分別如圖 3圖 310 所示。 其 芯片 框圖如圖 38 所示，其模組原理圖如圖 39 所示 。 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程序進(jìn)行配置。耗電小雨 2mA ； 9. 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值）； 10. 2 個(gè) 10 位 DAC； 11. 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； 12. 14 個(gè)中斷源可來自定時(shí)器 A/B，時(shí)基， 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸； 13. 具備觸鍵喚醒功能； 14. 使用凌陽音頻編碼 SACM_S240方式（ ），能容納 210s 的語音數(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（ 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 ； 車體主控制器 ATMEGA16L 的介紹 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。 主控芯片及其各部分性能 無線語音遙控器主控制器 SPCE061A 介紹 經(jīng)過上述討論，實(shí)現(xiàn)聲音智能控制功能最理想的控制芯片為臺(tái)灣凌陽科技推出的SOPC（ System On Programmable Chip） 級 16 位 MCUDSP 混合處理器 SPCE061A 作為處理 語音 指令的控制芯片，其兼有微處理器，數(shù)字信號(hào)處理器，存儲(chǔ)器的三重功能，具有豐富的片上系統(tǒng)資源。 因此，車體控制部分采用 8 位微控制器ATMEGA16L，所以最終方案選用方案三。兩種微控制器都有 16 的定時(shí)器，故都可以 產(chǎn)生 50Hz 的方波信號(hào) 。 方案分析 根據(jù)上述 三個(gè) 方案的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖分析，很明顯 語音遙控器 使用 SPCE061A 單片機(jī)內(nèi)置 的 D/A、 數(shù)據(jù) 編碼 和解碼、 存儲(chǔ)、語音辨識(shí)等功能 ， 可以 最大限度的簡化外圍電路，方便設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該實(shí)現(xiàn)方案 遙控器部分 結(jié)構(gòu)如圖 31 所示 ： 圖 21 采用 ATMEGA16L單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語音 遙控器 車體主控電路要實(shí)現(xiàn)語音指令的無線接收，舵機(jī)的轉(zhuǎn)向，和直流電機(jī)的調(diào)速。 實(shí)現(xiàn)使用語音控制單片機(jī)，將人機(jī)接口簡化到人類可以用最自然的方式操作機(jī)器是本次設(shè)計(jì)的目的。如果能很好的解決這兩個(gè)方面的問題，語音控制小車的制作應(yīng)該會(huì)比較順利。首 先對小車進(jìn)行訓(xùn)練，將語音命令轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在單片機(jī) FLASH 存儲(chǔ)器 中。 動(dòng)力來自驅(qū)動(dòng)后輪的直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器采用意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的 L298N 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 。 在確定設(shè)計(jì)使用單片機(jī)后，還應(yīng)對單片機(jī)加裝部分外圍電路才能使用，其中包括：電源電路、音頻電路、 I/O 電路等。 基于上述要求 本次設(shè)計(jì) 擬采用 三 種設(shè)計(jì)方案。以往做這方面的設(shè)計(jì)，一般有兩個(gè)途徑：一種方案是單片機(jī)擴(kuò)展設(shè)計(jì)，另一種就是借助于專門的語音處理芯片。 本次設(shè)計(jì)是在運(yùn)用成品 嵌入式計(jì)算機(jī) 的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)用人類的語言 無線遙控 單片機(jī)的運(yùn)作。所以，針對不同領(lǐng)域不同功能的專門性計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其運(yùn)算處理能力并不一定非常強(qiáng)大，而是對于特別的應(yīng)用場合在其中整合特殊的功能，使其在特定的場合發(fā)揮最大的作用。也正是因?yàn)槿绱?，運(yùn)用單獨(dú)的處理器就可以實(shí)現(xiàn)智能化人機(jī)對話接口，讓計(jì)算機(jī)像人類一樣思考，通過人類的動(dòng)作和語言向計(jì) 算機(jī)輸入指令，使計(jì)算機(jī)的操作方式發(fā)生根本性的變革，真正拉近人與計(jì)算機(jī)間的距離。數(shù) 字化、智能化，已經(jīng)成為這場革命的主旋律。s own characterized manmachine interface in people39。在控制者發(fā)出向前、向后、向左、向右等語言命令后， 遙控器上 的凌 陽 SPCE061A 處理器可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)語音辨識(shí)，并且與事先訓(xùn)練的語音模型相比較， 從而通過 nRF2401 輸出不同的控制命令，模型小車接收到不同的指令后，做出不同的響應(yīng)動(dòng)作 ， 這樣便可以制作出一個(gè)基于無線語音控制的智能小車。在音頻壓縮處理技術(shù) 以及 無線 遠(yuǎn)程控制技術(shù) 高速發(fā)展的局面下，人們 開始 考慮使用人類語言作為新的 方式和計(jì)算機(jī) 進(jìn)行無線 遠(yuǎn)程對話 。無線語音遙控智能車 畢業(yè)論文 無線語音遙控智能車 [摘要 ] 20 世紀(jì)中后葉， 隨著大規(guī)模晶體管集成電路制造工藝的飛速發(fā)展，使計(jì)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。優(yōu)化人 機(jī)接口，使計(jì)算機(jī)智能化，并且能聽懂 遠(yuǎn)處傳來的 人類語言，以人類的方式思考，徹底擺脫復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語言和繁瑣的輸入方式是今后發(fā)展的一大方向。 今后，根據(jù)語音控制機(jī)器人的設(shè)計(jì)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。s social life, require the puter user to grasp many kinds of puter operation language, This undoubtedly bees a great obstacle that people use th