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4、 随着电子技术的不断发展，自动化已经不再是一个新鲜的话题，无人驾驶的小汽车也必将进入实用阶段。现在已经存在的各种玩具车越来越受到家长和孩子的喜爱。但是由于玩具车都是手动或遥控的，其智能化程度不是很高，为此，我们模拟将来的智能小车，以凌阳SPCE061A单片机为核心，完成语音控制智能小车的设计与制作。 本文主要讨论语音控制小车基本功能（语音控制小车的前进、后退、左拐、右拐）的软硬件设计与实现。运动小车多功能控制系统摘 要：重点讨论其基本功能部分。采用凌阳公司的SPCE061A16位单片机作为语音控制小车的检测和控制核心，配合SPCE061A的语音特色，利用系统的语音播放和语音识别资源，通过控制I
5、/O接口电路传输控制信息，最终实现多功能语音控制小车的基本功能。经反复试验，结果表明语音识别准确率高，控制效果良好。关键词：SPCE061A单片机 语音控制 小车 光电传感器一、系统硬件设计 该语音控制系统主要采用凌阳SPEC061A单片机为核心，并通过各种传感器实现其各种功能，其硬件设计总体框图如图1所示。从图1可知其主要功能模块包括车体、控制板、驱动模块、方向控制等模块。 下面依次介绍各种模块的具体电路设计。图1-1 系统总体框图（一）小车控制板的设计与实现 小车控制板是使小车执行各项行使功能的核心部分，应该包括传送61板I/O接口信号的接口电路、给电机61板控制板提供电源的电源电路以及使
6、电机工作的电驱动电路。其中I/O信号主要为控制电机需要的IOB8IOB11这4路信号，以及实现其他扩展功能所需而添加的传感器的I/O端口，同时整个小车需要有4个电源信号，即电池电源，控制板工作电源、61板工作电源和61板的I/O输出电源。本设计中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VCC_61(D1主要是防止电源接反，可以省去），通过61板的Vio跳线产生61板的端口电源（V1）控制板的部分电路。（二）继电器驱动电路的设计 由于单片机I/O口提供的电流太小，不能直接驱动继电器。在这里采用8050来提供一个开关电压，实现I/O口对继电器的驱动，用IN4
7、007去掉继电器断开时线圈产生的反向电流，保护,8050。 动力驱动由后轮驱动实现，负责小车的直线方向运动，包括前进和后退，后轮驱动电路是一个全桥驱动电路，4个三极管组成4个桥臂每两两组成一组，再分别用另外的2个三极管来分别控制这两个组的导通与关断，而这,2个三极管则由IOB9和IOB8控制，这样就可以通过IOB8和IOB9控制4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。（三）方向电机控制电路的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，依然利用4个三极管来组成4个桥臂，还是每两个组成,1组，仍然分别利用,2个三极
8、管来控制其每组的导通与关断，而IOB10和IOB11 则用来控制这2个三极管，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,从而控制了小车方向的具体转向问题。结合以上对前轮和后轮的状态分析，得到小车的运行状态与输入的对照表，如表1-1基本的输入与小车运动状态对照表所示。表1-1 基本的输入与小车运动状态对照表另外还有一些不常用的运行状态，比如右后转，左后转等，结合以上对前轮和后轮的分析，其端口对照如表1-2所示：（四）显示电路的设计 显示电路采用共阴极数码管LG5641AH进行动态显示，LG5641AH具有4位数码管，这,4个数码管的段选a、b、c、d
9、、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，通过动态显示可轮流显示时间和路程，这有利于节省I/O口。系统显示时间的精度为1S，显示路程的精度为0.01m。用IOB8-IOB11口作为位选控制，IOA8-IOA11口传输要显示的数据，数据线和位选线直接接凌阳SPCE061A单片机的I/O口即可，因为I/O口输出电流很小不会对LED造成损坏，它的电压值却足以驱动LED。 区别于以往的单片机需要外接驱动电路和电阻的不足，本系统采用凌阳SPCE061A单片机大大减化了设计过程和硬件电路。二、软件设计整个语音控制系统的软件流程如图2所示，主要分为4部分：即初始化部分，训练部分，识别部分，重训
10、操作。 初始化部分：初始化操作将IOB13IOB10设置为输出端，用以控制电机，将IOA的低8位IOA0IOA7设置为下拉的输入端，用来连接按键。 训练部分：训练部分完成的工作就是建立语音模型。程序一开始就会去判断小车是否被训练过，如果没有训练过则会要求对其进行训练，并且会在训练成功之后将训练的模型存储到Flash当中，在以后使用时就不需要重新训练了；如果已经训练过则会把存储在Flash中的模型调出来装载到辨识器中。 识别部分：在识别环节当中，如果辨识结果是名字，直接置待命标志，然后等待动作命令。只有检测到待命标志，小车才会根据相应的辨识结果执行动作；如果没有待命标志即使识别到动作命令也不会执
11、行动作。小车在执行完对应的命令之后，将清除待命标志，结束待命状态。 重训操作：考虑到有重新训练的需求，所以在这里设置了重新训练的按键，程序运行时循环扫描该按键，什么时间检测到此键按下，则将擦除语音模型存储区首单元（0xe000）所在的页，等待复位到来。复位后，程序重新从头开始执行，当检测到语音模型存储区首地址为0xffff（擦除后的值）时会要求重新对其进行训练。 当其收到3次辨识循环，小车则会停止，并进行路程的显示和播报，路程的显示采用动态显示，且采用四位显示单位为厘米，显示子程序流程图如图3所示，显示的同时会有语音播报时间和路程，语音主要采用凌阳SACM_S480的语音播报功能。三、系统测试
12、 本系统经测试基本功能（语音控制小车的前进后退左右转）运行效果良好，达到了预期的目的，同时其他功能部分也进入了调试阶段。语音控制和音频播放带给人耳目一新的感觉。本系统机械性能要求较高，所以为了更好地实现语音辨识，噪声不能太大，行使速度也不宜太快，这是需要进一步解决的问题，我们将在后续的设计中适当予以改进。4结语 本系统采用凌阳SPCE061A16位单片机实现。内部集成了2K字的RAM, 32K字的Flash加上用凌阳SPCE061A16位单片机实现不需要外扩程序存储器和RAM，也不用外接语音芯片，即可实现语音辨识和一系列职能动作。由于采用了高性能的MCU，省掉了大量的外围器件，如外扩RAM，R
13、OM存储器等，使硬件结构大大简化，提高了系统的可靠性。其软件编程采用C和汇编混合编程来实现，集两种语言的优点于一体，极大限度地简化了编程过程，丰富了编程思想，给我们设计带来了极大的方便。如果采用别的单片机则一般要2个单片机才能实现所有功能，硬件电路也更加复杂。若要实现语音播报功能和语音辨识，即使多用几个其他类型的单片机也不可能实现，而凌阳单片机提供了很好的语音播放和录制机制以及简单的API接口编程。利用凌阳单片机技术来实现语音控制功能将会广泛地运用在通信等领域。参考文献：1 姜志玲：简易智能电动车的设计J，华东交通大学学报，2005,22（5）2 张飞舟，沈程智，范跃祖:利用单片机实现智能控制
14、J,电子技术应用1998,17（9）3 肖毅，肖明。单片机抗干扰技术及应用J。电子产品世界2002,9（2）4 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础M.北京：北京航空航天大学出版社2005，9-105 颜利彪，范蟠果。基于单片机的简易智能电动车J。电子技术2004，41（4）6 马丽静.基于单片机控制的语音识别系统的软件开发J。电脑开发与应用2003，18（5）7 李晶皎.嵌入式语音技术及凌阳16位单片机应用M.北京：北京航空航天大学出版社，20038 赵子婴，崔剑，陈小麟。SPCE061A微控制器在单片机语音实验中的应用J。实验室研究与探索2004，23（1）学年论文（设计）成绩表论文题目运动小车多功能控制系统作者指导教师职称指导教师评语指导教师签字等级叔动隶拓镀诺柱做必豫则登附幢茨惨慎镐革蒸啸窑扛撕氓裙菠蛛晴债种麻肌皮秃纬胜柜转秉阮帅雾纶秩
