语音控制运动小车.doc

基于凌阳单片机的语音控制遥控小车摘 要：本设计给出了以凌阳16位单片机为核心的语音小车的基本原理与实现方案。该系统由直流电机，桥式驱动电路两个模块构成，分别由单片机独立地实现控制与语音识别功能，使其具有人机对话功能。关键词：直流电机驱动 语音识别 凌阳16位单片机 语音识别芯片目录1 绪论21.1语音识别小车的意义和作用22 系统方案设计与验证32.1 系统方案设计32.2 方案验证32.3 系统方案原理框图42.3.1 主系统控制部分方案43 系统各模块设计43.2 电机驱动模块63.2.2 三极管8550介绍73.2.3 三极管8050介绍84 软件设计94.1 软件任务分析94.2 软件准备数据104.2.1 电机转动编码104.3 软件程序流程及程序代码设计104.3.1 发送设备主流程图105 系统安装和调试过程115.1 系统安装过程115.2 系统调试过程11参考文献111 绪论1.1语音识别小车的意义和作用 随着电子业的发展，自动化已经不再是新鲜的话题了，在对系统业提出更高更深入的要求的同时，智能化已成为必然的发展趋势。智能化产品已开始逐渐投入市场，走进千家万户，渗入各个领域。随着经济的增长，个人拥有私家汽车已不再是梦想，伴随着汽车业的发展，无人驾驶的智能汽车也必将进入实用阶段。本设计的主要是针对智能无人驾驶汽车设计出智能音控小车，在智能化小车上实现语音控制，避免出现许多大大小小的事故。本设计方案也可应用于移库倒库过程中，而且在诸如智能建筑、公共便民设施、自动立体车库等类似的人性化环境中也能够发挥其作用。2 系统方案设计与验证2.1 系统方案设计本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要有无线发送和接收模块（JZ863）、障碍物检测模块（LM324和ST188（单光束反射式红外光电传感器）、直流电机驱动电路模块（H桥驱动电路）和遥控器的按键模块。软件主要完成障碍物与无线遥控信号的检测和处理，使小车根据控制信号的不同而做出不同的行走路径。整个系统通过单片机STC80C51控制，由它检测信号，然后发出不同的指令控制电机转动。当接收到遥控信号时，小车将按照遥控信号做出前后左右的行走方式；当小车检测到障碍物时，小车能够自动的绕开障碍物行走，实现避障功能。2.2 方案验证方案一：由89C51单片机控制步进电机，系统的语音合成是通过处理芯片集成语音识别芯片RSC-364来完成语音识别实现的，该芯片是SENSORY专门为语音处理而设计的交互式语音芯片，具有高度集成和高识别率的语音处理算法，其内部集成有AD，DA，ROM，RAM和麦克风的预放大电路，并拥有与说话者和音乐合成、录音和回放、快速数字拨号、持续监听等功能，很方便与51单片机连接，但是需要外接编解码电路，使得电路复杂化。方案二：由Spce061A凌阳16位单片直接控制直流电机，并因为其内嵌语音识别功能，是硬件电路大大简化，软件也相对简单。2.3 系统方案原理框图系统的原理框图主要有主系统控制部分（小车的车体部分）和驱动电路两部分。2.3.1 主系统控制部分方案图2-1 主系统控制部分原理框图图2-1说明：主系统控制部分主要由单片机（自带语音识别功能）、驱动电路、直流电机组成。电机是采用5V小型的直流电机，不需要消耗太多的电能。正常工作时，主控制系统采用4节AA电池供电。3 系统各模块设计3.1 主系统控制模块单片机SPCE061A为主系统控制部分，它是一种带64K字节闪烁图3-1可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能、CMOS的16位微处理器，俗称单片机（如图3-1）。各管脚的功能介绍如下表：3.2 电机驱动模块该模块主要由8550和8050三极管组成的H桥直流电机驱动电路，用其控制两个电机的正反转，以及通过改变电流的大小来改变电机的转速。其电路如图32所示。图323.2.2 三极管8550介绍8550是电子电路中常用到的小功率PNP型硅晶体三极管。它在很多放大电路中都有应用。8550的基本工作参数如表3-4所示，工作温度：-55 to +150 和8050（NPN）相对。图3-4 8550引脚图表3-4 8550的工作参数3.2.3 三极管8050介绍 8050是电子电路中极为常用到的小功率NPN型硅晶体三极管。8050的基本工作参数如表3-5所示。图3-5 8050引脚图表3-5 8050基本工作参数3.2.4 直流电机驱动电路原理图图3-6 直流电机驱动电路原理图通过IO口赋值实现小车的驱动4 软件设计4.1 软件任务分析软件任务分析是和硬件电路设计结合进行的，哪些功能由硬件完成，哪些任务由软件完成，在硬件电路设计基本定型后，也就基本上决定下来了。软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能，如小车避障自动转向及各个按键控制连接顺序。另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，软件任务分析时，应将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义（输入输出定义）。在各执行模块进行定义时，将要牵扯到的数据结构和数据类型问题也一并规划好。各执行模块规划好后，就可以检测程序了。首先根据系统功能和按键设置选择一种最适合的检测程序结构。相对来讲，执行模块任务明确单纯，比较容易编程，而检测程序较易出问题。软件任务分析的另一个内容是如何安排控制软件和各执行模块。整个系统软件可分为执行程序和控制程序。执行程序指主程序及其调用的子程序，这类程序对实时性要求不是太高，延误几十ms甚至几百ms也没关系，而按键解释程序是操作者打交道的程序放在控制程序中执行；而执行程序安排一些实时性要求较高的内容，如定时系统和外部中断（如掉电中断）。及障碍检测后的应时反应等。4.2 软件准备数据4.2.1 电机转动编码由IOB口的8、9、10、11位控制电机的转动，其编码4-1如表所示。表4-1 电机转动和无线发送编码IOB值（编码）电机运行状态05H(0101)向前00H(1111)停止05H(0101)向前0AH(1010)后退04H(0110)左转01H(1001)右转4.3 软件程序流程及程序代码设计4.3.1 发送设备主流程图图4-1语音识别训练说明框图图4-2 主程序流程图5 系统安装和调试过程5.1 系统安装过程整个系统的安装分为5大部分，安装过程为下边这些步骤：第一，确定电路板的尺寸，要适中。第二，整体布局，分别给几个模块布局。第三，焊接主系统控制模块，即SPCE061A单片机系统的焊接，注意复位电路。第四，焊接两块一样的直流电机驱动模块（H桥电路），每次焊完后通过硬件和软件测试，做到没有错误，再焊下一模块。第五，主系统模块整体测试，通过软件对系统的下载、语音识别、驱动。最后，对驱动和主系统进行整体测试，主要是语音识别驱动电机的好坏。5.2 系统调试过程 系统的调试分为三个阶段：第一，对驱动模块的调试，通过软件测试；第二，对，通过发送命令看小车的运行状态；最后，对整个系统的调试，将系统的所有功能下到单片机中，然后调试所有功能。6 参考文献1王睿RSC-300/364语音识别芯片应用及提示音外扩解决方案.渤海船舶职业学院，辽宁师专学报（自然学科版）2006.8（3）2 华南农业大学，基于凌阳SPCE061A语音智能控制小车3 凌阳语音控制小车说明书，凌阳大学计划教育推广中心袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅