基于凌阳SPCE061A单片机的语音控制小车的研究

太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）I基于凌阳SPCE061A单片机的语音控制小车的研究摘要语音识别技术是使机器通过识别和理解把语音转变为相应的文本或命令的技术。语音识别是一门交叉学科，正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术。目前语音识别系统按核心硬件来分主要有以PC机为核心硬件的语音识别系统和以专用芯片为核心的语音识别系统。本课题主要阐述了一种非常适合语音处理的单片机凌阳SPCE061A的原理，并实现了基于凌阳SPCE061A单片机的语音遥控小车。本文主要工作包括，首先介绍了语音识别基础知识以及常用的语音识别算法，然后根据嵌入式系统的特点和本课题所要求实现的具体功能，给出了基于凌阳SPCE061A单片机的语音遥控小车系统硬件和软件设计的总体方案。论文同时介绍了凌阳公司提供的集成开发环境NSPIDE，利用该软件实现了程序下载和仿真调试，经调试正确的程序运行在单片机上，使用已有的语音识别算法，根据语音命令实现了小车运动方向的控制。此系统不仅具有体积小、耗电省、价格低、性能可靠的特点，还具有较快的运算速度、较高的识别率，可实现实时的语音识别。本系统的语音提示功能为人机交流提供了一个良好的界面。关键字语音识别，SPCE061A单片机，61开发板，仿真太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）IITHERESEARCHOFSPEECHCONTROLINGCARBASEDONSUNPLUSSCMSPCE061AABSTRACTTHESPEECHRECOGNITIONTECHNOLOGYISAHIGHTECHNOLOGY,WHICHMAKETHEMACHINECHANGETHESPEECHINTOHOMOLOGOUSTEXTORORDERBYRECOGNITIONANDCOMPREHENDTHESPEECHRECOGNITIONISACROSSSUBJECT,ANDITISBECOMINGTHEKEYTECHNOLOGYOFHUMANCOMPUTERINTERFACEININFORMATIONTECHNOLOGYATPRESENT,ACCORDINGTOTHEDIFFERENCEOFHARDWARECORE,THESPEECHRECOGNITIONSYSTEMINCLUDESTHESPEECHRECOGNITIONSYSTEMUSINGPCASITSHAREWARECOREANDTHESPEECHRECOGNITIONSYSTEMUSINGSPECIALCHIPTHEARTICLEINTRODUCESAMICROCONTROLLERWHICHFITSTOPROCESSINGSPEECHSUNPLUSSPCE061AMICROCHIPANDITSPRINCIPLE,ACHIEVETHESPEECHCONTROLINGCARBASEDONSPCE061ATHEARTICLEMAINWORKINCLUDESFIRSTLY,INTRODUCESTHEFUNDAMENTALKNOWLEDGEOFSPEECHRECOGNITIONANDSEVERALSPEECHRECOGNITIONALGORITHMS,THENGIVETHEHARDWAREANDSOFTWAREDESIGNOFTHESPEECHCONTROLINGCARBASEDONTHESPCE061ASYSTEMACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFTHEEMBEDDEDSYSTEMANDTHEPARTICULARREQUIREMENTSOFTHEPROJECTTHEN,THEARTICLEALSOINTRODUCESTHESOFTWARETOOLCALLEDNSPIDEFROMSUNPLUSBYUSINGTHESOFTWAREWECANDOWNLOADTHEPROGRAMTOTHESPCE061AANDDEBUGPROGRAMSFINALLY,WEUSETHESUNPLUSSPEECHRECOGNITIONALGORITHMS,THECARMOVEMENTDIRECTIONCANBECONTROLLEDACCORDINGTOTHESPEECHCOMMANDTHESPEECHRECOGNITIONSYSTEMNOTONLYHASSMALLSIZE,ECONOMICPOWERCONSUMPTION,LOWCOSTANDHIGHRELIABILITY,BUTALSOHASHIGHOPERATIONSPEED,HIGHRECOGNITIONVERACITYANDTHEREALIZATIONOFREALTIMESPEECHRECOGNITIONFURTHERMORE,INTHESYSTEM,THEFUNCTIONOFSPEECHCUEOFFERSAFAVORABLEINTERFACETOHUMANCOMPUTERINTERACTIONKEYWORDSSPEECHRECOGNITION,SPCE061AMICROCONTROLLER,MOTHERBOARDOFSPCE061A,SIMULATION太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）1目录摘要IABSTRACTII第一章绪论1第二章语音处理与识别技术基础321概述322语音信号分析技术3221滤波与A/D转换3222预处理3223语音信号的时域分析4224语音信号的线性预测分析523语音信号识别技术5231矢量量化技术7232隐马尔可夫模型724语音识别的发展历史825语音识别系统的分类926语音识别的难点927嵌入式语音识别系统硬件组成9第三章凌阳SPCE061A单片机简介1131概述1132主要性能1133结构11331芯片的引脚排列和说明12332SPCE061A系统特性参数153461板介绍1534161板的结构和功能15342SPCE061A最小系统17343SPCE061A开发方法193431PROBE方式193432EZ_PROBE方式21第四章SPCE061A单片机的语音处理2341概述2342凌阳常用的音频形式和压缩方法23421音频形式和压缩算法23422语音压缩具体操作方法2943凌阳语音识别算法31431初始化31432训练部分32433辨识部分32434中断部分3344本章小结34第五章语音遥控小车的设计36太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）251概述3652语音遥控小车硬件设计36521系统设计方案36522系统控制方案37523具体硬件设计375231车体介绍375232控制板介绍415233硬件的连接4553语音遥控小车软件设计49531训练子程序51532语音识别子程序52533中断子程序54534动作子程序5554软件的下载与仿真调试及结果分析56541软件的下载56542软件的仿真调试59543仿真调试结果分析63544实物效果验证6355本章小结63第六章总结与展望64参考文献65致谢66附录1语音遥控小车源代码67附录2中英文对照参考文献76附录3凌阳61A板电路原理图98太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）1第一章绪论语音识别是语音信号处理的重要研究方向之一，它是一门涉及面很广的交叉学科，与计算机、通信、语音语言学、数理统计、信号处理、神经生理学、神经心理学、模式识别、声学和人工智能等学科都有密切的联系。它还涉及到生理学、心理学以及人的体态语言。语音是语言信息的载体，语音识别的基本任务是将输入的语音转化为相应的语言代码。这样，不仅使存储或传输这样的语言代码时的数码率比起存储或传输原来有语音信号来大幅度降低，而且还在于它把一种连续的语音信号变成了一种有限符号，这样的符号容易被计算机（或专用信息处理单元）理解其含义，并且便于与人进行交流，因而语音识别得到十分广泛的应用1。随着计算机技术、模式识别和信号处理技术及声学技术等的发展，使得能满足各种需要的语音识别系统的实现成为可能。近二三十年来，语音识别在工业、军事、交通、医学、民用诸方面，特别是在计算机、信息处理、通信与电子系统、自动控制等领域中有着广泛的应用。当今，语音识别产品在人机交互应用中已经占到越来越大的比例。语音识别技术发展到今天，除了PC机的语音识别系统正趋于成熟外，随着语音算法的深入研究和集成电路技术的发展，出现了一些具有实用价值和市场前景的语音识别芯片。近年来，随着消费类电子产品对低成本、高稳健性的语音识别芯片的需求快速增加，使得语音识别系统大量地从实验室的PC平台转移到嵌入式设备中。通过研究者的不断努力，现在嵌入式非特定人语音识别系统识别精度已经达到98以上，而对特定人语音识别系统的识别精度就更高了2。嵌入式语音识别系统与PC机的语音识别系统相比，虽然其运算速度和存储容量有限，但它具有自己的一些特点。首先，它是一个完整的语音识别系统。除语音识别功能外，为了有一个友好的人机界面和对识别正确与否的验证，该系统还具备语音提示（语音合成）及语音回放（语音编码记录）功能。其次，嵌入式语音识别系统多为实时系统。即当用户说完待识别的词条后，系统立即完成识别功能并有所回应。第三，嵌入式语音识别系统具有体积小，可靠性高、耗电省、投入少、价格低便携性好，可支持移动作业等优点。这是嵌入式语音识别系统与PC机的语音识别系统相比最大的优势。嵌入式语音识别系统的优点使得其应用的领域十分广泛3。语音识别技术目前在嵌入式系统中的应用主要为语音命令控制，它使得原本需要手工操作的工作用语音就可以方便地完成。语音命令控制可广泛用于家电语音遥控、玩具、智能仪器及移动电话等便携设备中。使用语音作为人机交互的途径对于使用者来说是最自然的一种方式，同时设备的小型化也要求省略键盘以节省体积。语音识别技术是语音处理技术的一个分支。语音处理技术发展过程也就是语音识别技术的发展史。由此可以将语音识别分为三个阶段。第一个阶段是萌芽阶段，在这一阶段（20世纪30年代至50年代），人们对语音处理的研究主要是根据语音学知识，提取若干特征参数，并利用这些参数制作成模拟电路来模仿人的发音过程，实现简单的语音处理功能。语音识别的研究工作始于50年代，它开始的标志是ATASMCALLF_MODEL_INDEX_DECODE【功能说明】用作MODEL_INDEX语音资料进行非自动解码，然后通过中断服务子程序将其送入DAC通道播放。【参数】无。【返回值】无。【备注】用户只能通过非自动方式对语音资料进行译码。适用模块MODEL_INDEX（SACM）A2000S480/S720S240/S120MS01DVR（10）【API格式】CVOIDMODEL_INDEX_DECODEINTCHANNEL；ASMCALLF_MODEL_INDEX_DECODE【功能说明】开始对MODEL_INDEX语音资料以非自动方式（编程控制）进行译码。【参数】CHANNEL1，2，3；分别表示使用DAC1、DAC2通道以及DAC1和DAC2双通道。【返回值】无。【备注】用户只能通过非自动方式对语音资料解压缩。适用模块MODEL_INDEX（SACM）A2000S480/S720S240/S120MS01DVR太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）29（11）【API格式】CVOIDMODEL_INDEX_FILLQUEUEUNSIGNEDINTENCODEDDATA；ASMR1语音编码资料CALLF_MODEL_INDEX_FILLQUEUE【功能说明】将从用户存储区里获取MODEL_INDEX语音编码资料，然后将其填入语音队列中等候译码处理。【参数】ENCODEDDATA为语音编码资料。【返回值】无。【备注】语音资料格式为SACMA2000编码格式。从语音队列里至少每48MS获取48个字资料（16K资料采样率）。仅用于非自动方式下，且需要预先构造一个用户存储区接口。适用模块MODEL_INDEX（SACM）A2000S480/S720S240/S120MS01DVR（12）【API格式】CUNSIGNEDINTMODEL_INDEX_TESTQUEUEVOID；ASMCALLF_MODEL_INDEX_TESTQUEUE返回值R1【功能说明】获取语音队列的状态。【参数】无。【返回值】R10，1，2，分别表示语音队列不空不满，语音队列满及语音队列空。【备注】用户仅能通过非自动方式测试语音队列状态。适用模块MODEL_INDEX（SACM）A2000S480/S720S240/S120MS01DVR（13）【API格式】ASMCALLF_FIQ_SERVICE_MODEL_INDEX对于SACMMS01，SACMDVR模块，除了上面FIQ中断服务程序外，还有ASMCALLF_IRQ2_SERVICE_SACM_MS01NDEX_TESTQUENEASMCALLF_IRQ4_SERVICE_SACM_MS01NDEX_TESTQUENEASMCALLF_IRQ1_SERVICE_SACM_DVR。【功能说明】用作MODEL_INDEX语音背景程序的中断服务子程序。通过前台子程序对语音进行解码，然后将其送入DAC通道播放。对于SACMMS01模块，FIQ中断服务子程序用于从前台程序（SACM_MS01_SERVICELOOP）的执行过程中获取乐曲译码资料；若未来事件不是音符而是由鼓点节奏引起，则其自适应音频脉冲编码方式（ADPCM）资料将被传入IRQ2进行译码，然后将二者混合在一起送出DAC通道播放。对于SACMDVR模块，FIQ中断服务子程序用于声音播放的背景程序；而IRQ1中断服务子程序用于声音录制的背景程序。【参数】无。【返回值】无。【备注】太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）301）MODEL_INDEX语音背景子程序只有汇编指令形式。2）中断服务子程序必须在TMA_FIQ中断源上。3）对于SACMMS01模块，应将两个额外的中断服务子程序分别安置在IRQ2_TMB和IRQ4_1K中断源上。适用模块MODEL_INDEX（SACM）A2000S480/S720S240/S120MS01DVR422语音压缩具体操作方法对于常用的SACMA2000和SACMS480两种放音算法要涉及到语音资源的添加问题，即将WAV文件按照我们需要的压缩比进行压缩，变成资源表形式在程序中调用。这里介绍两种语音压缩的方法DOS下和WINDOWS下（此方式压缩操作比较方便，不容易出错）。（1）DOS下的压缩SACMA20001）PC机采用8K、16位单声道录制一个WAV语音文件2）用A2000压缩生成16K（或20K,24K）压缩率的文件3）在MSDOS下ESACM2000EXE16WAVOUT16K或ESACM2000EXE20WAVOUT20KESACM2000EXE24WAVOUT24KSACMS4801）PC机采用8K、16位单声道录制一个WAV文件2）用S480压缩生成48K（或72K）压缩率的文件3）在MSDOS下ESACMEXEWAV48KOUTS48（或ESACMEXEWAV72KOUTS72）图44是凌阳音频压缩编码（SACM）方法的流程太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）31将需要压缩的WAV文件转换成8K、16位执行SACM2000EXE进行压缩执行SACMEXE进行压缩SACM480执行SACM240EXE进行压缩SACM240执行SACFEXE用音乐编辑器编辑SACMMS01文本编辑WAV文件用做试听WAV文件用做试听16K，20K，24K的压缩文件48K，72K的压缩文件16K，20K，24K的压缩文件生成BIN文件对比试听对比试听应用应用应用应用48K/72KBPS24KBPS16K/20K/24KBPS图44凌阳音频压缩编码（SACM）流程（2）WINDOWS下的压缩图45是用于压缩的WINDOWS工具，可以选择一个或多个WAV文件进行压缩，具体步骤可根据提示来操作。图45用于压缩的WINDOWS工具太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）3243凌阳语音识别算法语音辨识主要有以下两种（1）特定发音人识别SD（SPEAKERDEPENDENT）是指语音样本由单个人训练，也只能识别训练人的语音命令，而他人的命令识别率较低或几乎不能识别。（2）非特定发音人识别SI（SPEAKERINDEPENDENT）是指语音样本由不同年龄、不同性别、不同口音的人进行训练，可以识别一群人的命令。凌阳单片机语音辨识原理框图如图46所示。初始化BSR_DELETESDGROUP0调用训练模块TRAINWORDINTWORDID,INTRESPONDID初始化识别器BSR_INITRECOGNIZERBSR_MIC启动实时监控BSR_ENABLECPUINDICATOR辨识处理BSR_GETRESULT图46语音辨识原理框图凌阳单片机语音识别电路基本结构如图47所示滤除噪音预加重语音分析滤波器组PARCOR系数线性预测系数过零次数能量相关函数等模式匹配词典识别结果输出语音图47语音识别电路结构同样语音辨识也将其一些功能作成模块，并通过API调用来实现这些功能，下面将介绍一些常用的API函数。431初始化【API格式】CINTBSR_DELETESDGROUP0；ASMF_BSR_DELETESDGROUP0【功能说明】SRAM初始化。【参数】该参数是辨识的一个标识符，0代表选择SRAM,并初始化。【返回值】当SRAM擦除成功返回0，否则，返回1。辨识部分太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）33432训练部分【API格式】CINTBSR_TRAININTCOMMANDID,INTTRAINDMODE；ASMF_BSR_TRAIN【功能说明】训练函数。【参数】COMMANDID命令序号，范围从0X100到0X105,并且对于每组训练语句都是唯一的。TRAINDMODE训练次数，要求使用者在应用之前训练一或两遍BSR_TRAIN_ONCE要求训练一次。BSR_TRAIN_TWICE要求训练两次。【返回值】训练成功，返回0；没有声音返回1；训练需要更多的语音数据来训练，返回2；当环境太吵时，返回3；当数据库满，返回4；当两次输入命令不通，返回5；当序号超出范围，返回6。【备注】1）在调用训练程序之前，确保识别器正确的初始化。2）训练次数是2时，则两次一定会有差异，所以一定要保证两次训练结果接近。3）为了增强可靠性，最好训练两次，否则辨识的命令就会倾向于噪音。4）调用函数后，等待2秒开始训练，每条命令只有13秒，也就是说，当训练命令超出13秒时，只有前13秒命令有效。433辨识部分（1）【API格式】CVOIDBSR_INITRECOGNIZERINTAUDIOSOURCEASMF_BSR_INITRECOGNIZER【功能说明】辨识器初始化。【参数】定义语音输入来源。通过MIC语音输入还是LINE_IN电压模拟量输入。【返回值】无。（2）【API格式】CINTBSR_GETRESULT；ASMF_BSR_GETRESULT返回值R1【功能说明】辨识中获取数据。【参数】无。【返回值】当无命令识别出来时，返回0；识别器停止未初始化或识别未激活返回1；当识别不合格时返回2；当识别出来时返回命令的序号。【备注】该函数用于启动辨识，BSR_GETRESULT；（3）【API格式】CVOIDBSR_STOPRECOGNIZERVOID；ASMF_BSR_STOPRECOGNIZER【功能说明】停止辨识。【参数】无。太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）34【返回值】无。【备注】该函数是用于停止识别，当调用此函数时，FIQ_TMA中断将关闭。434中断部分【API格式】ASMF_BSR_INITRECOGNIZER【功能说明】在中断中调用，并通过中断将语音信号送DAC通道播放。【参数】无。【返回值】无。【备注】1）该函数在中断FIQ_TMA中调用。2）当主程序调用BSR_INITRECOGNIZER时，辨识器便打开8K采样率的FIQ_TMA中断并开始将采样的语音数据填入辨识器的数据队列中。3）应用程序需要设置一下程序段在FIQ_TMA中PUBLIC_FIQEXTERNAL_BSR_FIQ_ROUTINE/定义全局变量TEXT_FIQPUSHR1,R4TOSP/寄存器入栈保护R1P_INT_CTRLCALL_BSR_FIQ_ROUTINE/调用子程序R10X2000/清中断标志位P_INT_CLEARR1POPR1,R4FROMSP/寄存器组出栈RET1END其中实时监控是用来观察辨识是否正常工作，如果辨识正常则会产生一16MS连续稳定方波，如图48，否则如果CPU超载则会产生不稳定波形，如图49，此时需要删除命令，或是优化程序否则会丢失语音数据产生辨识出现错误的信息。16MS16MS16MS图48辨识正常产生的方波太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）35图49CPU超载产生的波形44本章小结本章介绍了自动方式放音包括SACMA2000、SACMS480和SACMS240等几种常用的方式，每种算法除了压缩比不同外程序结构基本相同，所以非常容易掌握并应用。在录放时所用到的硬件资源有定时器/计时器、中断系统、ADC输入接口、音频DAC输入口、I/OA及I/OB口；按键、静态RAM芯片、喇叭等。录放时所用到的软件资源是凌阳语音编码算法库。图410是自动方式下整个程序的流程。初始化MODELINDEX_INITIAL解码程序MODELINDEX_SERVICELOOP开始播放MODELINDEX_PLAY中断服务子程序（播放程序）F_FIQ_SERVICE_MOD_INDEX图410自动方式下程序的流程另外SACMA2000和SACMDVR除了自动方式外还有非自动方式，图411是在手动方式下声音录制与播放流程（SACMA2000只有声音播放部分）。太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）36ADC中断服务子程序背景程序F_FIQ_SERVICE_MOD_INDEXSRAM地址复位初始化解码器内部缓存器编码器前台程序编码队列取编码数据CACM_DVR_FETCHQUENE写入外接SRAMSRAM地址复位初始化解码器从SRAM里读出数据并指向下一个地址填入队列SACM_DVR_FILLQUENE内部缓存器编码器前台程序编码队列声音录制声音播放中断服务子程序背景程序F_FIQ_SERVICE_MOD_INDEXDAC图411手动方式下声音录制与播放流程太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）37第五章语音遥控小车的设计51概述本章是此篇论文的关键。主要介绍了音控小车的硬件与软件的设计。硬件设计功能主要体现在小车动作方面；软件功能主要体现在语音识别方面。本设计中语音识别系统为小词量孤立词特定人识别系统，由特定人进行语音训练，系统只对训练人的语音命令敏感，语音命令由一条触发名称和四条语音命令构成。在命令识别完毕后发出使小车动作的指令。语音控制小车的主要功能（1）可以通过简单的I/O操作实现小车的前进、后退、左转、右转功能；（2）配合SPCE061A语音处理的特点，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动状态；（4）在超出语音控制范围时能够自动停车。总体设计思路整个系统由一片凌阳SPCE061A单片机作为核心，小车控制板和车体为周边器件组成，控制板安装在小车车体上。通过软件编程实现小车的上述功能。开发方式为61单片机板下载线PC机。52语音遥控小车硬件设计521系统设计方案系统组成主要包括以下三部分SPCE061A精简开发板、语音小车控制电路板、车体部分。如图51所示。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61板上。在电机的驱动方面，采用全桥驱动技术，利用四个I/O端口分为两组分别实现两个电机的正转、反转和停三态运行，系统硬件组成框图如图52。太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）38SPCE061AKEYMIC滤波功放SPK61板控制板方向控制桥路驱动控制桥路方向电机驱动电机图51系统结构图IOA0IOA1IOA2SPCE061AIOB8IOB11IOB9IOB10BRIDGE1BRIDGE2M1M2接地KEY2KEY3KEY1图52系统硬件组成框图522系统控制方案小车的运动控制采用语音控制和中断定时控制相结合，通过语音触发小车动作，小车动作之后，随时可以通过语音指令改变小车的运动状态。在每一次动作触发的同时启动定时器，如果小车由于某些原因不能正常的接收语音指令，则只要定时时间到，中断服务程序会发出指令让小车停下来。详细的控制过程请参看程序设计部分。523具体硬件设计5231车体介绍语音控制小车为四轮结构，其中前面两个车轮由前轮电机控制，在连杆和支点作用下控制前轮左右摆动，来调节小车的前进方向。在自然状态下，前轮在弹簧作用下太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）39保持中间位置。后面两个车轮由后轮电机驱动，为整个小车提供动力。所以又称前面的轮子为方向轮，后面的两个轮子为驱动轮，如图53所示。图53车体侧视图图54车体顶视图（1）小车的行走原理前进由小车的结构分析，在自然状态下，前轮在弹簧作用下保持中间状态，这时只要后轮电机正转小车就会前进。如图55所示；后轮前轮前轮驱动电机后轮驱动电机太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）40图55前进示意图倒车倒车动作和前进动作刚好相反，前轮电机仍然保持中间状态，后轮电机反转，小车就会向后运动，如图56所示；图56倒车示意图左转前轮电机逆时针旋转（规定为正转），后轮电机正转，这时小车就会在前后轮共同作用下朝左侧前进，如图57所示；太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）41图57左转示意图右转前轮电机反转，后轮电机正转，这时小车就是会在前后轮共同作用下朝右侧前进，如图58所示。图58右转示意图小车车体实物如图59所示。太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）42图59小车车体实物图（2）小车车体参数说明车体双电机两轮驱动供电电池（四节AA12V4或15V4）工作电压DC4V6V工作电流运动时约200MA尺寸200MM125MM65MM（长宽高）（加上61板高再加15MM）5232控制板介绍控制板主要包括接口电路、电源电路和两路电机的驱动电路，控制板原理图如图510所示。图510控制板原理图（1）接口电路接口电路负责将61板的I/O接口信号传送给控制电路板，I/O信号主要为控制电机需要的IOB8IOB11这四路信号，同时为了方便后续的开发和完善，预留了IOB12IOB15以及IOA8IOA15接口，可以在这些接口上添加一些传感器。（2）电源电路整个小车有4个电源信号电池电源，控制板工作电源，61板工作电源，61板的I/O输出电源。系统供电由电池提供，控制板直接采用电池供电（VCC），然后经二极管D1后产生61板电源（VCC61），通过61板的VIO跳线产生61板的端口电源（V1）。二极管D1作用1）降压，4节电池提供的电压VCC最大可达到6V，D1可有效地降压。2）保护，D1可以防止电源接反烧坏61板。（3）两路电机的驱动电路1）动力电机驱动电路动力驱动由后轮驱动实现，负责小车的直线方向运动，包太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）43括前进和后退，后轮驱动电路是一个全桥驱动电路，如图511所示Q1、Q2、Q3、Q4四个三极管组成四个桥臂，Q1和Q4组成一组，Q2和Q3组成一组，Q5控制Q2、Q3的导通与关断，Q6控制Q1和Q4的导通与关断，而Q5、Q6由IOB9和IOB8控制，这样就可以通过IOB8和IOB9控制四个桥臂的导通与关断控制后轮电机的运行状态，使之正转反转或者停转，进而控制小车的前进和后退。图511后轮电机驱动电路当IOB8为高电平、IOB9为低电平时Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，后轮电机正转，小车前进；反之当IOB8为低电平、IOB9为高电平时Q1和Q4截止，Q2和Q3导通，后轮电机反转，小车倒退；而当IOB8、IOB9同为低电平时Q1、Q2、Q3和Q4都截止，后轮电机停转，小车停止运动。注意IOB8和IOB9不能同时置高电平，这样会造成后轮驱动全桥短路现象。2）方向电机控制电路方向控制由前轮驱动实现，包括左转和右转，前轮驱动电路也是一个全桥驱动电路，如图512所示。Q7、Q8、Q9、Q10四个三极管组成四个桥臂，Q7和Q10组成一组，Q8和Q9组成一组，Q11控制Q8、Q9的导通与关断，Q12控制Q7和Q10的导通与关断，而Q11、Q12由IOB10和IOB11控制，这样就可以通过IOB10和IOB11控制前轮电机的正转和反转，进而控制小车的左转和右转。图512前轮电机驱动电路太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）44当IOB10为高电平、IOB11为低电平时Q8和Q9导通，Q7和Q10截止，前轮电机正转，小车前轮朝左偏转；反之当IOB10为低电平、IOB11为高电平时Q8和Q9截止，Q7和Q10导通，前轮电机反转，小车前轮朝右偏转；而当IOB10、IOB11同为低电平时Q8和Q9截止，Q7和Q10也截止，前轮电机停转，在弹簧作用下前轮被拉回到中间位置，保持直向。注意I