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1、 专科毕业设计（论文）设计题目： 基于语音识别的导盲机器人小车模型设计 系 部： 信息工程系 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 电子信息091302 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2012年5月 南京摘 要盲人因为失去了视觉感知能力，因此在工作生活上有诸多不便。随着现代科技的进步，社会上已经出现了很多导盲设备，例如：导盲手杖、导盲眼镜以及导盲机器人等。本文以对语音识别技术学习为目的，介绍了一种基于语音识别的导盲机器人小车模型，试图将语音识别技术融入到导盲产品中，主要工作如下：（1）对基于凌阳SPCE061A单片机的语音识别系统进行初步的分析与学习，了解了语音识别的流程以及关键技
2、术，并针对凌阳单片机语音识别系统容量有限的问题，了多组语音识别的方法。（2）对机器人的运动控制有了初步了解，重点对基于H桥的电机驱动电路进行学习和掌握。（3）对机器人的视觉系统进行相关学习，了基于红外传感器的避障方案，提高了机器人避障的准确性。关键词 语音识别；导盲机器人；红外传感器；凌阳SPCE061A单片机AbstractThe loss of visual sight causes a great deal of inconvenience. The advancement of modern technology has brought a lot of guide device, s
3、uch as guide crabsticks, guide glasses, and guide robots. This article, aiming for more knowledge of speech recognition technology, introduces a blind robot in the form of car modal. The car modal applies speech recognition technology, and tries to integrate the technology with guide products. The m
4、ajor steps are as follows:（1）Making elementary analysis and learning the speech recognition system of the SPCE061A. Get an understanding of the process and key technology of its speech recognition system. Put forward a couple of methods to deal with its limited capacity. （2）Having a general knowledg
5、e of controlling the movement of robot, the key point is the H bridge motor drive circuit.（3）Grasping the relative knowledge of the visual system of robots. Bring forward the proposal of using infrared sensor to avoid obstacle.Keywords Speech recognition; Guide robot; Infrared sensors; SPCE061A 目 录摘
6、 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 背景11.2 论文的内容与组织安排1第2章 凌阳单片机简介32.1 凌阳SPCE061A单片机封装及管脚定义32.1.1 凌阳SPCE061A单片机最小系统设计52.1.2 凌阳单片机开发环境简介62.2 凌阳单片机的特点7第3章 语音识别基础93.1 语音识别的分类93.2 语音识别的基本原理103.3 语音识别的方法10第4章 语音识别系统硬件设计134.1 凌阳61开发板简介134.1.1 输入输出（I/O）接口电路144.1.2 音频输入电路154.1.3 语音放大模块164.1.4 电源电路164.2 语音智能小车车体介绍1
7、74.2.1 智能小车车体结构设计174.2.2 小车的行进原理分析184.3 直流电机驱动电路设计194.3.1 全桥驱动电路原理194.3.2 前后轮电机驱动设计204.4 红外避障模块设计22第5章 基于凌阳单片机的语音识别系统235.1 语音压缩简介235.1.1 凌阳语音压缩解决方案245.1.2 提示语音的录入与处理255.2 系统初始化与语音的训练285.2.1 系统初始化285.2.2 语音训练295.3 语音的辨识305.3.1 分组语音识别简介325.3.2 识别成功后动作执行子程序33总 结36致 谢37参考文献38附录1 系统实物图39附录2 语音识别API简介40附录
8、3 源代码41第1章 绪论1.1 背景根据中国卫生部2006年月公布的全国防盲治盲规划（20062010年）显示，中国有视力残疾患者近1200万人，其中盲人约500万人，低视力患者约710万人,是世界上盲人最多的国家。如何安全的行走成为盲人在日常生活最为重要的问题。传统的导盲手段有手杖和导盲犬，但是他们的弊端有很多，导盲手杖不能探测到较远的障碍物以及盲人前方的悬空物体。而导盲犬培训价格昂贵（约20万元），训练周期长，淘汰率高，且喂食等活动增加盲人负担。随着技术的发展，导盲机器人、超声波、无线电、红外线、卫星等导盲系统、盲人电子眼镜等现代化导盲手段正逐步走进盲人的生活,增强了盲人的行走能力,提高
9、了盲人的生活质量。1.2 论文的内容与组织安排本设计以凌阳SPCE061A单片机为核心的语音避障小车为理想模型，对基于语音识别的导盲机器人小车做了初步的学习与研究。通过凌阳语音避障小车的学习与制作，学习了凌阳SPCE061A单片机的内部结构、系统指令、语音识别的流程以及直流电机的驱动等。本设计实现的功能主要有：语音识别、根据语音识别做出相应的动作、避障等。图1-1是整个设计的框架图。图1-1系统设计整体框架图论文的组织安排如下：第1章，说明了选题的背景以及论文内容的简述；第2章，简单介绍了语音识别导盲机器人控制的核心凌阳SPCE061A单片机；第3章，介绍了语音识别的原理、分类以及实现语音识别
10、的方法；第4章，介绍了语音导盲机器人的硬件设计，包括凌阳61开发板、电机驱动电路、避障模块；第5章，具体介绍了基于凌阳硬件平台上的语音识别系统设计；最后对本文进行总结并针对存在的问题寻求解决的办法。第2章 凌阳单片机简介SPCE061A是一款由台湾凌阳公司推出的16位嵌入式语音处理器，不仅具有同类型单片机的通用功能，而且具有语音识别能力。它的主要性能有：32位通用可编程输入/输出端口；内置2K字SRAM（Static RAM）和32K的Flash；2个16位可编程定时器/计数器（可自动初置初始计数值）；2个10位DAC（数模转换）输出通道；7通道10位电压ADC（数模转换）器和单通道专用语音A
11、DC；声音ADC输入通道内置AGC（传声器放大自动增益控制）功能等。SPCE061A处理芯片是一款功能齐全的单片机，且包含了一部分DSP的功能，这也使得它在硬件电路上需要外接的器件数量大大减少。同时，SPCE061A也是一款16位结构的nSP微控制器，支持可编程音频处理，使用凌阳音频编码SACM_S480格式，能容纳210s的语音数据；较高的处理速度能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，以nSP为核心的SPCE061A单片机是适用于数字语音识别应用领域的一种最为经济的选择。SPCE061A的结构如图2-1所示。图2-1 凌阳SPCE061A单片机结构2.1 凌阳SPCE061A单片机
12、封装及管脚定义SPCE061A单片机有两种封装形式，一种为84个引脚，PLCC84 封装形式；它的排列如图2-2所示；另一种为80个引脚，LQFP80 封装。它的排列如图2-3所示。 图2-2 LQFP80封装 图2-3 PLCC84封装在PLCC84封装中，有15个空余脚，用户使用时这15个空余脚悬浮。在LQFP80封装中有9个空余脚，用户使用时9个空余脚接地。本设计用的是LQFP80封装的单片机，因此本文以LQFP80封装管脚功能介绍，如表2-1所示。表2-1 凌阳SPCE061A管脚描述IOA0 IOA15(4148,53,5460 脚)I/O 口A ，共16个IOB0 IOB15(51
13、,8176,6864 脚)I/O 口B ，共16个OSCI（13脚）振荡器输入。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输入脚OSCO（12脚）振荡器输出。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输出脚RES_B (6脚)复位输入。若这个脚输入低电平，会使得控制器被重置复位ICE_EN（16脚）ICE使能端, 接在线调试器PROBE 的使能脚ICE_EN ICE_SCK（17脚）ICE时钟脚，接在线调试器PROBE 的时钟脚ICE_SCKICE_SDA（18脚）ICE数据脚，接在线调试器PROBE 的数据脚ICE_SDAPVIN（20脚）程序保密设定脚PFUSE（29脚）程序保密设定脚DAC1（21脚）音
14、频输出通道1 DAC2（22脚）音频输出通道2 VREF2（23脚）2V 参考电压输出脚AGC（25脚）语音输入自动增益控制引脚OPI（26脚）Microphone的第二运放输入脚MICOUT（27脚）Microphone的第一运放输出脚MICN（28脚）Microphone的负向输入脚MICP（33脚）Microphone正向输入脚VRT （35脚）A/D 转换外部参考电压输入脚。它决定 A/D 转换输入电压上限值。例如该点输入一个2.5V的参考电压，则A/D 转换电压输入范围为02.5V 。（外部A/D 最高参考电压3.3V ）VCM(34 脚)ADC参考电压输出脚VMIC(37脚)Microphone电源SLEEP（63脚）睡眠状态指示脚。当CPU进入睡眠状态时，该脚输出一个高电平VCP (8脚)锁相环压控振荡器的阻容输入XROMT、PVPP、XTEST(61、69、14脚)出厂测试用管脚，悬空即可VDDH （51、52、75脚）
