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1、语音控制小车的设计与实现作者姓名： XXXXX专业名称：通信工程指导教师： XXXXXXXX摘要随着电子工业的发展，具有语音控制功能的小车越来越 受到人们的青睐， 在人们的日常消费生活中起着不可忽视的 作用。目前，声控技术已在很多领域得到使用。比如声控手 机、声控洗衣机、电视机、电脑等设备。本文对声控小车概况做了阐述。在硬件设计方面，本论 文以凌阳公司的 SPCE061A 单片机为控制核心，以语音小 车控制电路板为辅，设计小车的动作。在软件方面，利用 C 语言进行编程，进行语音的“训练”和“识别” 。设计出具 有如下功能的语音声控小车 :能够根据录制的语音命令来控 制小车的前进，后退，左转，右
2、转的功能。论文首先对系统的方案进行论证， 然后对各单元的软件、 硬件工作原理进行了阐述， 并介绍了系统的主要组成部分情 况。关键词 ： SPCE061A 语音识别 全桥驱动 小车AbstractWith the development of the electronics industry，the voice-control car become more and more popular to people. And it plays an important role in peoples daily life. At present, the voice-activated techno
3、logy has been used in many fields. For example, voice-activated phone. Only if you called out the names you want and it automatically called the telephone. There are also voice-activated washing machines, televisions, computers and other equipments.This article gives a detail to the voice-activated
4、car. In hardware design, the paper use Sunplus SPCE061A as the control of core. On the software, we use C language programming for voice training and recognition. It has the following features: According to recorded the voice command to control the car to start, stop,turn right , and turn left.First
5、 of all ，papers confirm the system of program, and then describe the units software, hardware as well as introduce the main components of the situation.RecognitionKey words : SPCE061A ， SpeechFull-bridge ,driver ， Trolley目录摘要 IAbstract II目录 I.V.前言 11 绪论 21.1 引言 21.2 国内外研究状况 21.3 目前存在的不足或有待解决的问题 31.4
6、 课题的目的任务和要求 32 语音控制原理 52.1 基本原理 52.2 语音识别系统的构成 72.2.1 起止点识别 72.2.2 特征提取 82.2. 3 识别判断 83 方案论证与硬件选择 1.03.1 方案论证 1.0.3.1.1 采用 DSP+FPGA 方案 1.03.1.1 采用凌阳 61 方案 1.03.2 系统的硬件方案 1.13.3 系统控制方案 1.23.4 硬件介绍 1.2.3.4.1 SPCE061A 芯片特性简介 1. 23.4.2 精简开发板 61 板1. 42 61 板输入 / 输出（ I/O ）接口 163 音频输入 / 输出接口 1.74在线调试器（PROBE
7、）和EZ-PROBE 接口 .173.5 小结 1.8.4 系统硬件设计 1.94.1 SPCE061A 最小系统 1.94.2 电源电路 2.0.4.3 音频电路 2.1.4.4 数摸转换电路 2.24.5 按键、 LED 和复位电路 2.34.6 下载线接口电路和在线调制电路 2. 34.7 MCU 连接电路 2.44.8 被控小车介绍 2.54.8.1 小车的行走原理 2.54.8.2 控制板原理图 2.64.8.3 全桥驱动原理 2.74.8.4 动力电机驱动电路 2.84.9 小结 3.0.5 系统软件设计 3.1.5.1 系统的总体程序流程 3.15.2 系统子程序设计： 3.25
8、.2.1 训练子程序： 3.25.2.2 语音识别子程序： 3.45.2.3 动作子程序： 3.65.2.4 中断子程序： 4.05.3 程序中需要说明的几个问题 4. 15.4 小结 4.2.6 系统调试 4.3.6.1 硬件连接 4.36.2 硬件模块连线图 4.36.4 功能说明 4.46.5 代码下载 4.4.6.6 训练小车 4.5.6.7 声控小车 4.6.6.8 重新训练 4.7.7 结论 4.8.8 致谢 4.9.9 参考文献 5.0.附件 5.1.、八 、前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，还涉与语音的压缩编码和解码，语音的识别等各 种处理技术。
9、做这方面的设计，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，像 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是一种16位unSP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 储器以与 2K
10、 的 SRAM 。同时该 SOC 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，我们设计出了这 款语音控制小车。小车不仅具有前进、后退、左转、右转等 基本功能；同时配合 SPCE061A 的语音特色，实现语音控 制功能。1 绪论1.1 引言所谓声控技术其实也就是利用语音识别技术来达到控制 或者操作的一种技术， 而语音识
11、别技术这近五年来已经有很 大的进步，最新的语音识别技术可以辨识90 以上的人类说出的字。声控技术虽然是一项比较先进的技术，但不可否 认的是，声控技术在无限传输时的合成的质量不是很好，它 尚需进一步提高，因为无线环境中的背景噪音太大了，当然 还有其他方面的因素影响着声控功能的发挥。然而随着微电子技术、计算机技术、与传感器技术的迅 速发展，现今声控技术应用广泛， 这种崭露头角的声控技术， 给严重伤残人的生活带来了极大的方便。 伤残病人用声音就 可以打开门窗、窗帘、电视机、电灯等。在其他领域里，声 控技术也大有用武之地。比如飞机在飞行或空战中，一旦飞 行员负了伤，他可以用声音来驾驶飞机。声音识别器将
12、飞行 员的讲话声音与贮存的声音相比较，只要声音一致，飞机就 能自动地完成各种动作， 从而化险为夷。 那么能不能做到 “君 子动口不动手” 呢？本文介绍用凌阳单片机 61A 设计并制 作的一套基于语音识别技术的声控小车。1.2 国内外研究状况随着微电子技术、计算机技术、与传感器技术的迅速发 展，现今声控技术已经应用到社会中的各个角落，为人们提 供着各种便利。1 、声控玩具车：进一步提高系统的滤噪性能，和识别 的准确率，并利用已有的软件开发出独具特色的语音芯片， 并将其集成在遥控上即可做出声控玩具车。2 、能识别主人的看门狗：在本系统的基础上扩充对说话者的识别功能，并将软件硬件化，集成在芯片上。将
13、芯片 置于防盗门上，使之可以完成主人叫门即开门的功能。3、真实汽车上的声控系统：在驾驶的过程中，不便于 用手来完成的其它操作可以用声控系统来实现。 这于我们的 系统是极其相似的。 但是实际的汽车中可能存在着大量的噪 声，所以，滤噪便成为最为关键的技术。1.3 目前存在的不足或有待解决的问题声控技术虽然是一项比较先进的技术。但是，声控技术 在无限传输时的合成的质量不是很好，它还需进一步提高， 因为无线环境中的背景噪音太大了， 当然还有其他方面的因 素影响着声控功能的发挥，具体来说表现在以下几个方面：1 、时效型。从发出指令到执行指令， 有一段延迟时间， 虽已降低到尽可能的小，但还是很明显。可行的
14、方法就是改 用高效的 DSP 芯片，这在经费上和时间上都是不允许的。2.、对环境的适应。如果环境噪声很大，或偶尔出现较 大的噪声，则会出现误识。这个不足之处还没有很有效的解 决方案。3、多人识别。各人的发音不尽相同，因此该系统还限 于单人识别。若要做多人识别，则识别的时效性会降低，即 有很大的延迟。另外，多人识别，也没有较为有效、成熟的 算法供参考。1.4 课题的目的任务和要求声控小车其技术要求是通过相关语音对小车进行操作控 制。使用了“前、后、左、右、停”五个字作为小车行驶的 指令。本毕业设计有助于培养我们的独立动手能力、思考能 力。具体的项目制作过程分为两部分： 软件部分和硬件部分。 其目
15、的让我们熟悉 61 板的设计与制作，并掌握其原理；学 会运用 C 语言进行编程且运用。语音控制小车的主要功能：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语音控制原理2.1基本原理机器语音识别、处理的过程与人对语音识别、理解过程 基本上是一致的，目前主流的语音识别技术是基于统计模式 识别的基本理论。一个完整的语音识别系统可大致分为语音 特征提取、声学模型与模式匹配（识别算法）和语义理解3部 分。其基本原理如图1所示。图2.1语音识别系统原理框图从图中我们可以看出语音识别一般分为2个步骤：第一步是系统“学习”或“训练”阶段，这一个阶段的任务是建 立识别基本单元的声学模型以与进行文法分析的语言模型， 即构建参考模式库；第二步是“识别”或“测试”阶段，根
