基于语音处理技术的智能小车的设计与制作PPT课件.ppt

论 文 答 辩 基于语音处理技术的智能声控小车的设计与制作 组员 梁成马秋锋陈佳杰指导老师 鲍小南陈基伟 论 文 目 录 1 绪论 语音处理技术是一门新兴的技术 它不仅包括语音的录制和播放 还设计语音的压缩编码和解码 语音的识别等各种技术 借助于SPCE061A的语音特色 我们只做出了这款语音控制小车 小车不仅具有前进 后退 左转 右转 停车等基本功能 同时配合SPCE061A的语音特色 实现语音控制功能 智能小车也就是轮式机器人 具有广泛的用途 尤其适合那些人类无法工作的环境 无人生产线 仓库 服务机器人 航空航天等领域 作为20世纪自动化领域的重大成就 机器人已经和人类社会的生产 生活密不可分 因此为了使智能小车工作在最佳状态 进一步研究其速度和方向的控制是非常有必要的 其次学习智能小车的控制也是对自己学习的一个检测 对今后的学习和工作具有很大的帮助 我们用61单片机作为微控制器 设计这款声控小车 1 该芯片拥有8路10位精度的ADC 其中路为音频转换通道 并且内置有自动增益电路 这为实现语音录入提供了方便的硬件条件 2 利用四个I O端口分两组分别实现两个电机的正传 反转和停三态运行 3 支持标准C语言编程 也支持C语言与汇编语言的互相调用 4 语音录放的库函数 只要了解库函数的使用 就可以很容易的完成语音的录放 识别等功能 这些都为软件开发提供了方便的条件 5 工作电压 内核工作电压VDD为3 0V 3 6V CPU I O口工作电压VDDH为VDD 5 5V I O 6 使用凌阳音频编码SACM S240方式 2 4K位 秒 能容纳210秒的语音数据 锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号 32768Hz实时时钟 7 声音模数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制 AGC 功能 8 支持串口 并口传输 2 2 SPCE061A精简开发板 语音小车控制电路板 图中的语音输入部分MIC IN 按键输入KEY 声音输出部分的功率放大环节等已经做到了精简开发板 61板上 为我们使用提供了很大的方便 在电机的驱动方面 采用全桥驱动技术 利用四个I O端口分两组分别实现两个电机的正传 反转和停三态运行 2 电源部分的电路 由电池盒提供的4 5V直流电经SPY0029后产生3 3V给整个系统供电 SPY0029是电压调整IC 采用CMOS工艺 具有静态电流低 驱动能力强 线性调整出色等特点 1 图中的VDDH3为SPCE061A的I O电平参考 如果该点接SPCE061A PLCC84封装 下面的介绍中当出现SPCE061A的引脚描述时 均指此封装的芯片 的51脚 可使I O输出高电平为3 3V VDDP为PLL锁相环电源 接SPCE061A的7脚 VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源 分别接SPCE061A的15脚和36脚 AVSS1是模拟地 接SPCE061A的24脚 VSS是数字地 接SPCE061A的38脚 AVSS2接音频输出电路的AVSS2 2 2 1 3 当程序检测到训练标志位BS Flag内容为0 xffff 就会要求操作者对它进行训练操作 训练操作的过程如图6 3所示 训练采用两次训练获取结果的方式 以训练名字为例 小车首先会提示 给我取个名字吧 这时你可以告诉它一个名字 比如Jack 然后它会提示 请再说一遍 这时再次告诉它名字 Jack 如果两次的声音差别不大 小车就能够成功的建立模型 名称训练成功 如果没能够成功的建立模型 小车会告知失败的原因并要求重新训练 成功训练名称后会给出下一条待训练指令提示音 前进 参照名称训练方式训练前进指令 依次训练小车的名称 前进指令 倒车指令 左转指令 右转指令 全部训练成功子程序返回 训练结束 3 intTrainWord intWordID intRespondID intres PlayRespond RespondID while 1 res BSR Train WordID BSR TRAIN TWICE if res 0 break switch res case 1 没有检测出声音PlayRespond 5 return 1 case 2 需要重新训练一遍PlayRespond 4 break case 3 环境太吵PlayRespond 5 return 1 case 4 数据库满return 1 case 5 两次检测出声音不同if WordID NAME ID PlayRespond 5 两次输入名称不同elsePlayRespond 5 两次输入命令不同return 1 case 6 return 1 return0 3 3 voidF GoAheadCtr intn 前进 inti j for j 0 j n j ClearWatchDog i i voidF TurnLeftCtr intn 左转 inti j ClearWatchDog for j 0 j n j i i voidF StopCtr 停止 inti j ClearWatchDog i i 3 语音识别小车的主程序流程如图所示 分为四大部分 初始化部分 训练部分 识别部分 重训操作 初始化部分 初始化操作将IOB8 IOB11设置为输出端 用以控制电机 必要时还要有对应的输入端设置和PWM端口设置等 训练部分 训练部分完成的工作就是建立语音模型 程序一开始判断车是否被训练过 如果没有训练过则要求对其进行训练 并且会在训练成功之后将训练的模型存储到Flash 在以后使用时不需要重新训练 如果已经训练过会把存储在Flash中的模型调出来装载到辨识器中 识别部分 在识别环节当中 如果辨识结果是名字 停止当前的动作并进入待命状态 然后等待动作命令 如果辨识结果为动作指令小车会语音告知相应动作并执行该动作 在运动过程中可以通过呼叫小车的名字使小车停下来 重训操作 考虑到有重新训练的需求 设置了重新训练的按键 61板的KEY3 循环描该按键 一旦检测到此键按下 则将擦除训练标志位 0 xe000单元 并等待复位 复位智能小车的声控 遥控与避障的实现9后 程序重新执行 当检测到训练标志位为0 xffff时会要求重新对其进行训练 3 主程序 4 unspIDE是由凌阳科技提供的一个集成开发环境 它集程序的编译 编辑 链接 调试和仿真等功能为一体 具有友好的交易界面 下拉菜单 快捷键和快速访问命令列表等 是程序设计工作更加方便 高效 此外 它的仿真功能可以不连接仿正版 模拟硬件的部分功能来调试程序 1打开IDE编程软件 2选择FILE OPENPROJECT 在打开对话框内选择需要打开的工程3workspace窗口显示在工具的左半边 在这个窗口内 用户可以看到当前工程所包含的文件4选择built rebuiltALL 进行源文件的的编译和链接 编译和链接过程里的错误显示在output窗口内6选择built startdebug download 把程序加载到内存 然后 用户可以用debug菜单内所调试的命令来调试和运行程序 选择built startdebug GO 在调试器内运行程序 65 25 4 首先我们打开编程软件 然后建了一个新的工程 把程序写到软件上面 然后经过编译没有错误 把程序通过并口下载到单片机里面 在训练阶段 应用单片机对采集到的语音样本进行分析处理 从中提取出语音特征信息 建立一个特征模型 在识别阶段 使用单片机对采集到的语音样本进行类似的分析处理 提取出语音的特征信息 然后将这个特征信息模型与已有的特征模型进行对比 如果二者达到了一定的匹配度 则输入的语音被识别 4 1可以通过简单的I O口操作的语音特色实现小车的前进后退 左转右转等功能 2配合SPCE061A的语言特色 利用系统的语音播放和语音识别资源 实现语音控制的功能 3可以在行走过程中声控改变小车运行状态 4在超出语音控制范围时能够自动停车 总结 5 首先要感谢学校给我们安排了这么有意义的一门课程 通过这门课程的学习 不仅在专业知识上得到了一定程度的提升 而且在团队合作 为人处世上也有了新的见解 我们对单片机有了更多的认识 而且我们选择了一个课上没有学过的61单片机进行对小车的设计与制作 我们学到了很多未曾设计的领域 特别是语音控制这一块 我相信这一定对我们未来的工作有一定程度的帮助 虽然在学习的过程中遇到很多的困难 但是我们并没有退缩 从来没有想过要换一个项目做 我们在黑暗中摸索着 即使有时候会碰壁 但是我们也没有放弃 而是即使纠正自己的错误 慢慢地就学到了很多 一步一步完成了小车的设计与制作 最开心的事情还是和队友在一起的时光 我们一起讨论 一起争辩 一起钻研 三个人各抒己见 许多问题迎刃而解 这也许就是合作的力量吧 当然有合作就离不开分工 每个人都有主要负责的部分 这样才能够更加有效率完成工作 最让我感动的就是两位老师 不辞辛劳地给我们答疑解惑 面对一条陌生的道路 有疑惑 有胆怯 不过老师总是给我们讲解我们解决不了的问题 同时又鼓励我们大胆地去实践 让我们