语音小车的硬件平台设计

1、语音小车的硬件平台设计摘要:介绍了语音小车硬件子系统的设计与实现。完成了电源电路、复位电路、键盘电路、音频输入电路，机电行驶状态控制电路和PWM电机调速电路等硬件功能模块的设计。关键词:语音小车复位电路超声波电源电路1、5V供电:用户可以用3节电池来供电也可以直接外接5V的直流稳压源供电。5V直流电压直接通过SPX1117_3.3V稳压到3.3V,为整个61板提供了5V和3.3V两种电平的电压。此电路中在电源输出时都接入了0Q的电阻，这主要是实现单点接地抗干扰的目的。因为电路中同时存在数字电路与模拟电路，加入0Q电阻可以防止两种电路之间的干扰。复位电路：复位就是通过某种方式，使单片机内存各存储

2、器的值变为初始操作。61板本身具有上电复位功能，即通电就自动复位；另外，还具有外部复位电路，即在引脚6上外加一个低电平就可令其复位。语音信号处理电路设计MIC与DAC电路61板具有强大的语音处理功能,X1是语音的MIC输入端，自带自动增益控制，J3是语音输出接口，一个2pin的插针外接喇叭，由DAC输出引脚21或22经语音集成放大器SPY0030A放大,然后输出,SPY0030A是凌阳的一款芯片，功能相当于LM386,但是比LM386音质好，它可以工作在2.4V6.0V范围内，最大输出功率可达700mW语音信号经Microphone转换成电信号，由隔直流电容滤去直流成分，然后输入至SPCE06

3、1A内部前置放大器。SPCE061A内部自增益控制电路AGC能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平。当输入信号增大时,AGC电路自动减小放大器的增益；当输入信号减小时,AGC电路自动增大放大器的增益，以使进入A/D转换器的信号保持在最佳电平，又可减小谐波。DAC电路SPCE061A的DAC（21弓I脚）是可由程序控制的恒流源，其变化范围为03mA,DAC接J25的1引脚，通过一个1K的电阻接地,因此可以产生一个可由程序改变的恒流源，最大电压为3V。把J25的2、3引脚连接起来后，在R212上就产生恒压。当DAC1输出音频信号时，经C222滤除高频信号，保留音频信号，通过C223隔去直流音

4、频信号后，交流音频信号经音频放大器SPY0030A后输出，即可驱动8Q的喇叭。3电机行驶状态控制电路驱动电路设计动力驱动由后轮驱动实现，负责小车的直线方向运动，括前进和后退,后轮驱动电路是一个全桥驱动电路：Q41、Q42、Q43、Q44四个三极管组成四个桥臂,Q41和Q44组成一组,Q42和Q43组成一组,Q45控制Q42、Q43的导通与关断,Q46控制Q41和Q44的导通与关断，而Q45、Q46由I0B9和I0B8控制，这样就可以通过I0B8和I0B9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。当IOB8为高电平、IOB9为低电平时Q41和

5、Q44导通,Q42和Q43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Q41和Q44截止,Q42和Q43导通,后轮电机反转，小车倒退;而当IOB8、I0B9同为低电平时Q41、Q42、Q43和Q44都截止，后轮电机停转，小车停止运动。转向电路设计：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：Q47、Q48、Q49、Q410四个三极管组成四个桥臂,Q47和Q410组成一组,Q48和Q49组成一组,Q411控制Q48、Q49的导通与关断,Q412控制Q47和Q410的导通与关断，而Q411、Q412由IOB10和IOB11控制，这样就可以通

6、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。当IOB10为高电平、IOB11为低电平时Q48和Q49导通,Q47和Q410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Q48和Q49截止,Q47和Q410导通,前轮电机反转，小车前轮朝右偏转;而当IOB10、I0B11同为低电平时Q48和Q49截止,Q47和Q410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。PWM电机调速电路的设计：如果需要调速,可以直接调用SPCE061A的PWM资源，通过调节PWM的占空比来实现速度的调节。当I0B11-I0B8输出

7、的逻辑电平组合为“0001时，加在后轮电机上的驱动电压为VDD;而当IOB11-IOB8输出“0000时，加在后电机上的电压为0V。如果交替地向端口送“0001和“0000两种组合(PWM输出端口自动实现)，那么加在小车电机两端的电压就在VDD和0V此时加在电机两端的平均电压Uo二Th/(Th+TI)VDD。可以通过调整PWM的占空比,来改变Th和Tl的比值，从而改变Uo的大小。这样就可以通过PWM资源调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速,最终实现调节小车速度的目的。另外也可以利用程序使端口产生PWM波形,控制小车的速度之间不停的跳变。4超声波避障模块设计超声波传感器原理超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。当电压作用于压电陶瓷晶片时,就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷晶片时，也会产生一个电荷。超声波传感器的主要性能指标如下工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。工作