【正文】 。 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。圖 39 語(yǔ)音識(shí)別電路結(jié)構(gòu) 畢業(yè)論文 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 。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(chē)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 。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。 畢業(yè)論文 4. SPCE061A的語(yǔ)音 辨識(shí) 。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。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。這些為語(yǔ)音的錄放、合成及辨識(shí)提供了條件。 3． 對(duì)訓(xùn)練的語(yǔ)音指令 的存儲(chǔ)。 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。 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）。 語(yǔ)音遙控器 作為機(jī)器，一定是不能先天理解 人類(lèi)的語(yǔ)言的，所以，必須教會(huì)它人類(lèi)語(yǔ)言的含義。 8 GND 接地端，芯片本身的散熱片與 8腳相通 9 Vss 邏輯控制部分的電源輸人端口 10 12 IN 3 IN 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) 13 14 OUT 3 OUT 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 畢業(yè)論文 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(zhuān)用通道，也可設(shè)置為普通 A/D 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。 表 1 L298N 引腳功能表 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)。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，在畢業(yè)論文 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。 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。 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 。芯片能耗非常低， 以 5dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有 ，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。 ATmega16L 有如下特點(diǎn) : 畢業(yè)論文 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(mén)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，工作于 ～ ISM 頻段， 0~1Mbps 數(shù)據(jù)傳輸速畢業(yè)論文 率 ， 125 階（梯度 1MHz）收發(fā)頻率 ， 地址檢驗(yàn)和 CRC 校驗(yàn) 。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。 圖 31 凌陽(yáng) SPCE061A單片機(jī) 圖 32 ATMEGA16L管腳圖 畢業(yè)論文 SPCE061A 的主要性能： 1. 16 位μ ’ nSP?核心高檔微控制器； 2. 工作電壓： VVD 為 （ CPU） ,VDDH 為 （ I/O）； 3. CPU 時(shí)鐘： ； 4. 內(nèi)置 2K 字 SRAM； 5. 內(nèi)置 32K 字 FLASH； 6. 可編程音頻控制器； 7. 晶體振蕩器； 8. 系統(tǒng)處于設(shè)備狀態(tài)。凌陽(yáng) SPCE061A 具有μ ’ nSP?的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位 *16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，增添了 DSP 功能，使得μ ’ nSPTM 系列運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利，又比專(zhuān)用的 DSP 芯片廉價(jià)。 最后 一塊為 L298N直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，用于接 收 車(chē)體主控制器 的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) 為 小車(chē) 提供前進(jìn)的動(dòng)力 。 畢業(yè)論文 3 系統(tǒng)芯片 功能 介紹 在 無(wú)線語(yǔ)音遙控智能車(chē)的設(shè)計(jì)中，主要包含四片 芯片 和兩個(gè)模組，芯片中包 括 一片凌陽(yáng) SPCE061A 16 位單片機(jī)，用于語(yǔ)音 命令的識(shí)別 、 發(fā)送以及命令的 語(yǔ)音 播放 。 除此以外，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速也由 PWM 控制， 而 SPCE061A 沒(méi)有 8 位的定時(shí)器，不能產(chǎn)生較高頻率的 PWM 信號(hào)， 而 ATMEGA16L 有兩個(gè) 8 位 T/C，一個(gè) 16 位 T/C，可以產(chǎn)生幾 Hz 到幾十 KHz 的 PWM 信號(hào)。但是 ，SPCE061A 的 PWM 控制器只用 4 位， 即只能 %布進(jìn)可調(diào)， 不能使方波占空 比%%連續(xù)可調(diào) 。 在車(chē)體控制上，兩方案中硬件結(jié)構(gòu)基本相同， 但是通過(guò)深入分析可知，舵機(jī)從 0 度 — 180 度的轉(zhuǎn)動(dòng)需要一個(gè) 50Hz、占空比 %%連續(xù)可調(diào)的方波信號(hào)，即 PWM 信號(hào) 。 AVR 單片機(jī)需要通過(guò)擴(kuò)展種總線擴(kuò)展辨識(shí)、輸入輸出等功能，雖然也畢業(yè)論文 可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，但是增加了設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)成本。 即方案三由方案二 的遙控器和方案一的車(chē)體控制 部分組合而成。 采用 AVR系列 8 位單片機(jī) ATMEGA16L實(shí)現(xiàn)小車(chē)主控制部分結(jié)構(gòu)框圖如圖 32 所示 ： 采用 SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制小車(chē)方案，由于 SPCE061A 內(nèi)部具有語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音畢業(yè)論文 SPCE061A 舵 機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) nRF2401 無(wú)線模組 圖 24 采用 ATMEGA16L實(shí)現(xiàn)車(chē)體控制 播放功能，所以只需要擴(kuò)展基本的 MIC 和語(yǔ)音功放即可，該方案結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 ： 圖 23 基于 SPCE061A的語(yǔ)音控制小車(chē)實(shí)現(xiàn)方案 基于 SPCE61A單片機(jī)的 車(chē)體部分控制框圖結(jié)構(gòu)如 圖 34所示 ，在硬件表現(xiàn)和結(jié)構(gòu)上和基于 ATMEGA16L的沒(méi)有區(qū)別。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)總體 功能 1. 利用單片機(jī)的語(yǔ)音采集、播放、 語(yǔ)音 識(shí)別資源， 實(shí)現(xiàn)人類(lèi)語(yǔ)音的命令識(shí)別 ； 2. 通過(guò)數(shù)字無(wú)線傳輸模組，將控制指令無(wú)線發(fā)送 ； 3. 接收無(wú)線語(yǔ)音指令 ，實(shí)現(xiàn)控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能； 4. 在超出控制范圍 （開(kāi)闊處大于 100 米） 時(shí)能夠自動(dòng)停車(chē)； 畢業(yè)論文 ATMEGA16L 舵 機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) nRF2401 無(wú)線模組 圖 22 采用 ATMEGA16L實(shí)現(xiàn)車(chē)體控制 2 系統(tǒng)總體方案 方案論證 方案一 采用 AVR 系列 8 位 單片機(jī) ATMEGA16L 實(shí)現(xiàn) 語(yǔ)音遙控器 ，由于有語(yǔ)音識(shí)、 和語(yǔ)音播放 和無(wú)線數(shù)傳 功能， 所以需要擴(kuò)展語(yǔ)音識(shí)別模塊和語(yǔ)音播放模塊 還有無(wú)線 發(fā)射接收 模塊 ，這樣必然造成端口的資源緊張，所以還 必須加入接口擴(kuò)展芯片。本次擬設(shè)計(jì)能 用語(yǔ)音無(wú)線遙控的 智能小車(chē)。讓機(jī)器能像人一樣思考，理解人的語(yǔ)言 已不再是一個(gè)新鮮的話題 。 畢業(yè)論文 1 無(wú)線語(yǔ)音控制智能 車(chē) 設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)目的 隨著電子 工 業(yè)的發(fā)展， 計(jì)算機(jī)技術(shù)隨著集成度的提高，和大規(guī)模集成電路的發(fā)展。 在整個(gè)設(shè)計(jì)中，兩個(gè)難點(diǎn) 在于單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)和控制程序的編寫(xiě)。在需要控制小車(chē)的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)采集聲音信號(hào)，并量化處理為數(shù)字信號(hào)后，與存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)的控制命令進(jìn)行辨識(shí)，結(jié)果 以 字節(jié)數(shù)據(jù)方式從無(wú)線模組發(fā)出 ， 小車(chē)接收到控制指令后， 控制驅(qū)動(dòng)芯片 和舵機(jī) ，使小車(chē)完成 響應(yīng) 動(dòng)作。 語(yǔ)音指令的識(shí)別 過(guò)程是利用單片機(jī)的特定人語(yǔ)音識(shí)別 功能 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 由一個(gè)舵機(jī)擺臂擺動(dòng)不同的角度實(shí)現(xiàn)前輪的轉(zhuǎn)向 。 在小車(chē)車(chē)體方面，采用 后輪同軸差速驅(qū)動(dòng)，前輪舵機(jī)轉(zhuǎn)向的 模型車(chē)。使其保證單片機(jī)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。在 指令系統(tǒng) 方面，兩者都支持 C 語(yǔ)言， 省去了繁瑣重復(fù)的堆棧操作， 方便了 程序員的編寫(xiě)， 和讀取。在芯片方面， ATMEGA16L 微處理器 和凌陽(yáng) SPCE061A 微處理器 以及二者的組合應(yīng)用 是 三 種備選方案。 而無(wú)線通信技術(shù)現(xiàn)在多采用 無(wú)線 數(shù)字通信模塊，其通信協(xié)議可以自己設(shè)定，通信頻率可以在一定范圍內(nèi)可以改變， 使傳輸數(shù)據(jù)的可靠性、安全性都大大提高。普通的單片機(jī)往往不能畢業(yè)論文 實(shí)現(xiàn)這么復(fù)雜的過(guò)程和算法，即使勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)也要加很多的外圍器件。語(yǔ)音處理技術(shù)是一門(mén)新興的技術(shù)，它不僅包括語(yǔ)音的錄制和播放，還涉及語(yǔ)音的壓縮編碼和解碼，語(yǔ)音的識(shí)別等各種處理技術(shù)。 為了更明確的顯示聲音對(duì)單片機(jī)的 遙控 作用，使單片機(jī)控制一 遠(yuǎn)處可 自由 運(yùn)動(dòng)的小車(chē)，通過(guò) 小車(chē)行走方式