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1、1毕业综合实践毕业综合实践题 目 语音控制智能小车 方向电机控制电路设计 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXXX专 业 XXXXX 班级 XX 级班指导教师 XXX 职称 完稿日期： 2008 年 4 月 5 日 毕业综合实践开题报告2专业系专业班级学生姓名学 号课题题目语音控制智能小车方向电机控制电路设计任务下达时间年 月任务完成期限年 月至 年 月选题的目的和意义。近年来，语音控制已经用于了生活、工作、学习各个领域中，语音控制已经成为了人们生活中的重要组成部分。语音控制的良好功能涉及到芯片的功能、可靠性以及机器在使用过程中是否简单方便、便于编程等一系列的问题。我们经过长期调查研究，从技
2、术上认真分析，认为需满足高级的技术要求，方能实现功能完善、操作方便这两个主要目标。单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动语音控制日新月益更新。在语音控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本实验是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。随着中国经济的蓬勃发展，人们的生活水平日益提高，语音控制的作用和地位显得越来越重要3指导教师签字系主任
3、签字工作进度计划（在老师指导下拟定）：周次起止日期设计内容备 注 1 2 3 4 5 6 7 84目目 录录一、引言一、引言 .6二、设计要求二、设计要求 .62.1 功能要求： .62.2 参数说明 .6三、特性简介三、特性简介 .6四、方案介绍四、方案介绍 .7五、系统硬件设计五、系统硬件设计 .85.1 车体介绍 .95.2 小车的行走原理. .95.3 控制板原理图 .10六、系统软件设计系统软件设计 .106.1 主程序设计.1056.2 语音识别的原理简介.12七、方向电机控制电路七、方向电机控制电路 .1212八、常见问题八、常见问题 .1414九、结束语九、结束语 .1515附
4、录 .16参考文献 .18内容摘要内容摘要介绍了语音遥控的电动小车的硬件设计部分和使用软件智能控制部分。语音遥控的电 动小车在硬件设计部分采用SPCE061A精简开发板和控制板，在软件智能控制部分，采 用语音控制方式，使小车可以“听懂”人的命令，实现小车的前进后退等功能。控制 系统采用的是AT89S51单片机，编程语言使用的是汇编语言，动力系统使用的是伺服马 达，能源系统使用的是9V电池。关键词关键词：SPCE061A 软件智能控制 硬件设计6一、一、 引言引言语音处理技术是一门新兴的技术，它不仅包括语音的录制和播放，还涉及语音的 压缩编码和解码，语音的识别等各种处理技术。以往做这方面的设计，
5、一般有两个途 径：一种方案是单片机扩展设计，另一种就是借助于专门的语音处理芯片。普通的单 片机往往不能实现这么复杂的过程和算法，即使勉强实现也要加很多的外围器件。专 门的语音处理芯片也比较多，如 ISD 系列、PM50 系列等，但是专门的语音处理芯片功 能比较单一，想在语音之外的其他方面应用基本是不可能的。 SPCE061A 是一款 16 位 nSP 结构的微控制器。该芯片带有硬件乘法器，能够 实现乘法运算、内积运算等复杂的运算。它不仅运算能力强，而且处理速度快，单周 期最高可以达到 49MHz。 SPCE061A 内嵌 32K 字的 FLASH 程序存储器以及 2K 的 SRAM。同时该 S
6、OC 芯片 具有 ADC 和 DAC 功能，其 MIC_ADC 通道带有 AGC 自动增益环节，能够很轻松的将语 音信号采集到芯片内部，两路 10 位的电流输出型 DAC，只要外接一个功放就可以完成 声音的播放。以上介绍的这些硬件资源使得该 SPCE061A 能够单芯片实现语音处理功能。借助于 SPCE061A 的语音特色， “基于单片机技术的语音控制小车设计”实现了对 小车前进、后退、左转、右转、停车等语音控制功能.二、设计要求二、设计要求2.1 功能要求： 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 的语音特色，利用系统的语音播放和语
7、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。2.2 参数说明7车体：双电机两轮驱动 供电：电池（四节 AA：1.2V4 或 1.5V4） 工作电压：DC 4V6V 工作电流：运动时约 200mA三、特性简介三、特性简介SPCE061A 是一款性价比很高的十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语 音的录放，该芯片拥有 8 路 10 位精度的 ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有 自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路 10 位精度的 DAC，只 需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放
8、。该单片机具有一套易学易用的指令 系统和集成开发环境，在此环境中，它支持标准 C 语言编程，也支持 C 语言与汇编 语言的互相调用。另外还提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就可以 很容易的完成语音的录放、识别等功能，这些都为软件开发提供了方便的条件。 SPCE061A 特性：16 位 nSP 微处理器；工作电压：内核工作电压 VDD 为 3.0V3.6V(CPU)，I/O 口工作电压 VDDH 为 VDD5.5V(I/O)；CPU 时钟：0.32MHz49.152MHz； 内置 2K 字 SRAM； 内置 32K 闪存 ROM； 可编程音频处理； 晶体振荡器； 系统处于备用状态下(
9、时钟处于停止状态)，耗电小于 2A3.6V； 2 个 16 位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)； 2 个 10 位 DAC(数-模转换)输出通道； 32 位通用可编程输入/输出端口； 14 个中断源可来自定时器 A / B，时基，2 个外部时钟源输入，键唤醒； 具备触键唤醒的功能； 使用音频编码 SACM_S240 方式(2.4K 位/秒)，能容纳 210 秒的语音数据； 锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz 实时时钟； 7 通道 10 位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器； 声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能；
10、 具备串行设备接口； 低电压复位(LVR)功和低电压监测(LVD)功能； 内置在线仿真板(IC E，In-C ircuitEm ulator)接口。四、方案介绍四、方案介绍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，则只要定时时间一 到，中断服务程序就会发出指令让小车停下来。 SPCE061A 控制板8SPCE061A 芯片MIC 输入口复位按钮控制按钮程序下 载接口图 1 控制系统所需硬件图一五、系统硬件设计五、系统硬件设计系统的硬
11、件方面，由于大部分的功能实现都是在 61 板上完成的，只有电机控制部 分电路另外设计在一块独立的电路板上，我们称之为控制板。下面详细的介绍小车的 结构和运行原理以及控制电路板的结构和功能实现。图 2 系统硬件框图程序下 载电缆控制程 序下载 线喇叭电池盒被控对象 小车9图 3 系统硬件组装效果图 5.1 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 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。5.2 小车的行走原
12、理. 直走：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，这是只 要后轮电机正转小车就会前进。 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。图 4 小车前进、后退示意图左转：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10同作用下朝左侧前进。 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。图 5 小车转向示意图5.3 控制板原理图 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 下。 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。 电源部分：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 SPCE061A 在语音控制小车中的应用（VCC_
