基于语音识别的遥控小车设计

1、.引言随着计算机技术的发展，单片机作为计算机的一个分支，广泛用于工业控制、智能仪器、家用电气、高科技玩具等领域。语音技术的发展，缩短了人机界面的距离，增强了互动性和智能性。具有语音识别功能的智能遥控小车，集语音识别、无线遥控、机械控制于一体。以单片机为主控元件，完成前进、后退、转弯等预定的工作，但是一般的单片机不具备语音处理功能，需外挂专门的语音识别芯片，如采用集成语音识别芯片RSC-364来完成语音识别1，RSC-364是Sensory公司的一款8位MCU，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。采用凌阳公司具有语音处理功能的SPCE061A作为控制核心可以方便的实现

2、语音控制23，但由于将SPCE061A单片机置于小车车体内, 在小车运行时，电机及周围环境的噪音，会干扰对语音命令的识别,且距离稍远便会出现小车“听不到任何声音”。本文采用凌阳SPCE061A单片机结合红外线发射芯片TX-2B组成遥控部分，克服了芯片处于小车车体内会受到噪音影响的缺陷，对要实现远距离无线语音控制的设备具有一定的参考价值。1系统总体结构本系统主要包括语音识别模块、红外遥控模块、电机驱动模块。系统总体结构框图如图1所示。凌阳SPCE061A单片机负责语音识别，接收到有效语音信号，将语音信号转换成数字信号传送给红外线发射芯片TX-2B，TX-2B发射的信号由红外接收芯片RX-2B接收

3、后，经解码控制电机驱动电路，从而实现对小车的远距离语音遥控。 图1系统总体结构框图1.1语音识别凌阳SPCE061A单片机是一个16位结构的控制器,具有DSP运算功能，内置8通道10位A/D及2路D/A转换器，较高的处理速度使其能够具有数字语音识别的能力。软件编程采用C语言和汇编语言混合编程，集两种语言之优点于一体，简化了编程过程45。SPCE061A将语音模拟信号直接转换成电压信号，再经内置自动增益控制，内部ADC模块将信号转换为数字信号，经编码后存入存储器，与存储器中的原语音数字信号编码匹配，进行模式识别，若识别成功，则相应的命令由61AIOA 0IOA 3传送给红外发射芯片TX-2B的控

4、制端。1.2 红外遥控TX-2B/ RX-2B是士兰公司生产的配对使用的红外线发射和接收芯片，是一款专用于玩具小车的成对遥控芯片，采用CMOS工艺制造，功耗小，工作电压 1.5-5V。TX-2B/RX-2B内部己含有编码电路和解码电路，无需在后续的电路中对接收到的信号进行软件编程解码，因此硬件电路简单。红外发射电路如图2所示，TX-2B中的1、4、5、14引脚分别为右转（RIGHT）、后退(BACKWORD)、前进(FORWORD)、左转(LEFT)控制端，接收从061A的IOA 0IOA 3 发送的信号。红外接收电路如图3所示，RX-2B包括内置放大器、运算器及锁存器等。外接250 k电阻形

5、成RC振荡器,与发射电路的频率匹配。RX-2B接收信号后，经解码后将右转、左传、后退、前进的控制信号由对应的引脚6、7、10、11输出，传送给电机驱动电路，控制小车产生相应的动作。奋斗fen奋斗=奮鬥图片看不清楚？请点击这里查看原图（大图）。1.3 电机驱动电路小车为四轮结构，两个前轮为转向机构，控制小车左转、右转；两个后轮为前进、后退驱动轮。两个电机均采用直流小电机，驱动采用 H桥式功率驱动电路，该电路可以很方便的实现电机的正、反转的变化 6，从而控制小车的左右转、前进、后退的状态变化。由于电路简单，这里不再赘述。2系统软件设计SPCE061A提供了很好的语音播放和录制机制以及简单的API接

6、口编程，大大简化了小车的软件设计。在此主要阐述，语音辨识（包括：语音训练、语音识别）以及定时中断控制部分的软件设计。2.1 语音辨识凌阳SPCE061A将语音识别功能做成模块，通过API函数调用来实现，内带的SACM-LIB解决了语音文件占用存储空间大的问题。本设计采用SD模式，小车只能识别特定使用者的语音命令，语音辨识的过程包括语音训练和语音识别 7。具体包括以下几个步骤：2.1.1 RAM初始化 调用int BSR_Delete SDGroup(0)，用于SRAM初始化。当返回值为0，代表擦除成功。否则返回1。2.1.2 语音训练调用int BSR_Train (int WordID, i

7、nt TraindMode)，用于上电后的语音命令训练。 BSR_TRAIN_TWICE 表示每条指令训练两次。训练成功，返回值为0。2.1.3 语音辨识调用int BSR_InitRecognizer(int AudioSource)，用于语音识别器初始化。语音识别器打开8KH Z采样频率的FIQ_TMA中断,开始将采样的语音数据填入语音识别器的数据队列中。2.1.4 启动实时监控调用函数VoidBSR_EnableCPUIndicator(void) 启动实时监控，保证辨识器正常执行。2.1.5 获取识别结果调用int BSR_GetResult(void)，用于完成语音识别，并返回语音识

8、别结果。返回值为0，无命令识别；返回值1，识别器停止、未初始化；返回值2，识别不合格；识别成功返回命令的序号。2.1.6 停止识别调用void BSR_StopRecognizer(void)，用于停止识别。调用此函数时，FIQ_TMA中断关闭。小车语音训练流程图如图4所示。语音识别部分在main函数中，A口的设置即小车的逻辑控制部分放在InitIO.asm文件中。图片看不清楚？请点击这里查看原图（大图）。2.2 定时中断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，小车行驶中可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，则定时时间一到，中断服务程序就会发出指令让小车停下来。3结束语设计完成的小车经测试，遥控有效距离可达 5米，对特定使用者语音识别可达95以上，在有效范围内小车能够实时响应使用者的语音命令，实现前进、后退、左转及右转，且在每一次状态改变时会有语音应答，增强了互