基于spce061a单片机的音控智能机器人小车设计
基于凌阳spce061a单片机声控小车的设计（Word）
本科毕业论文（设计）题目: 基于凌阳SPCE061A声控小车的设计院系：物理与电子信息科学系专业：电子信息科学与技术******学号：************指导教师：***教师职称：讲师填写日期：2011年5月10日摘要语音识别是一门复杂的技术，它不仅包括语音的录制、播放、识别，还涉及语音信号的采集、压缩编码和解码等各项技术。
以往做语音识别有一般有两种途径。
一种是采用单片机进行扩展设计，另一种是利用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。
SPCE061A是凌阳科技推出的一款16位μ'nSP结构的微控制器，论文对系统的硬件电路和软件设计进行了分析与设计。
该系统具有结构简单, 很高的性价比,便于推广和应用。
借助于SPCE061A提供的语音特色，外只需设计一个H桥电机驱动电路，就比较容易实现语音控制小车的前进、后退、左转、右转停车等基本功能；关键字：SPCE061A、语音识别、声控小车、单片机。
AbstractSpeech recognition is a complex technology, which includes not only voice recording, playback, recognition, speech signal is also involved in the collection, coding and decoding and other technologies. Speech recognition in the past have usually done in two ways. A microcontroller is used to extend the designer, and the other is the use of specialized voice processing chips. Often fail to achieve common SCM process and algorithm of this complexity, even if we manage to achieve a lot of peripheral devices also increases.Sunplus SPCE061A is the launch of a 16-bit microcontroller μ'nSP structure, the paper system of hardware and software design analysis and design. The system is simple, highly cost-effective, easy promotion and application.With SPCE061A provides voice features, just outside the design of a H bridge motor drive circuit, relatively easy to implement voice control for car forward, backward, turn left, turn right to parking and other basic functions;Keywords: SPCE061A; speech recognition; voice-activated car; microcontroller.目录前言 (1)第一章语音识别的发展及前景 (2)第一节语音识别的发展历史 (2)第二节语音识别技术的应用前景 (3)第二章凌阳音频 (5)第一节音频背景知识 (5)第二节语音压缩编码基础 (5)第三节常见的几种音频压缩编码 (6)第四节语音合成、辨识技术的介绍 (7)第三章凌阳SPCE061A单片机简介 (9)第一节音频压缩算法的编码标准及分类 (10)第二节凌阳常用的音频形式和压缩算法 (10)第三节凌阳语音的播放、录制、合成和辨识 (11)第四节语音识别系统结构 (11)第四章语音控制器总体设计 (13)第一节设计要求 (13)第二节 61板简介 (14)第三节小车车体简介 (15)第五章语音控制器硬件设计 (17)第一节电源设计 (17)第二节 SPCE061A最小系统 (18)第三节程序下载模块 (19)第四节声音采集模块 (20)第五节播音模块 (21)第六节电机驱动电路的设计 (21)第六章语音控制器软件设计 (23)第一节凌阳u'nSP IDE的项目结构 (23)第二节声音压缩 (24)第三节语音录制 (26)第四节语音播放 (27)第五节语音识别 (29)第七章程序设计 (30)第一节主程序设计 (30)第二节功能子程序设计 (32)第三节语音资源表配置 (36)结论 (37)致谢 (38)主要参考文献 (39)附录 (40)附录A 元器件清单 (40)附录B 61板电路图 (41)前言单片机作为计算机技术的一个重要分支、嵌入式系统的先头兵，广泛应用于工业控制、智能仪器、机电一体化、家用电器、智能产品、个人数字处理领域。
基于凌阳SPCE061A的语音控制小车设计
语音控制是最为直接的人机对话方式，而小车以其生动、典型、学习形式喜闻乐见、涉及知识面广等特点，可作为电子类专业同学们学习、实践的良好载体。
凌阳ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机，具有简单的语音处理功能，不需要外挂语音处理芯片，因此采用ＳＰＣＥ０６１Ａ作为主控芯片。
１、智能小车总体结构框图：智能小车主要由语音接收、语音处理、语音播报和机械控制四大部分组成，如图１所示。
图１智能小车总体结构框图系统以ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机为核心，实时接收来自控制人的语音命令，提取其特征码，与预先存储在ＲＯＭ中的特征码比较，若相符则进行如下操作：（１）通过语音播报电路重复当前命令。
（２）根据命令控制驱动电路及转向电路执行相应操作。
２、语音信号接收模块ＳＰＣＥ０６ｌＡ语音单片机片内集成有７通道１０位电压Ａ／Ｄ转换器和单通道声音Ａ／Ｄ转换器，以及２个１０位Ｄ／Ａ转换输出通道。
声音Ａ／Ｄ转换器输入通道内置麦克风放大器并具有自动增益控制（ＡＧＣ）功能，专门用于对输入的语音信号进行采样，并使进入该通道的模拟信号维持在最佳电平。
因此外围电路可设计的相对简单，如图２所示。
话筒的偏压由ＳＰＣＥ０６ｌＡ的ＶＭＩＣ、ＶＣＭ脚提供。
声音输入模块只需外接１个话筒、５个电阻和５个电容。
图２语音接收模块３、语音播报模块语音播报由双通道１０位Ｄ／Ａ输出接口ＤＡＣ１外接扬声器来实现，采用ＰＮＰ三极管８５５０作为功放，具体电路参见图３。
图３语音播报模块４、机械控制模块结构及工作原理小车为轮式结构，机械控制模块分为转向机构和驱动机构。
转向机构由步进电机、转向架和两个前轮组成。
单片机接收到转向命令后控制步进电机正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度，从而实现精确转向。
考虑到小车在转向时内、外侧车轮的转弯半径不同，所以内外侧驱动轮的转速也应不同。
所以驱动机构采用双电机驱动方案，包括两个电机和两个后轮，如图４所示。
基于单片机技术的语音控制小车设计
1、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，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μ'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 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，“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.2、语音控制小车设计要求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 参数说明车体：双电机两轮驱动供电：电池（四节 AA：1.2V×4 或 1.5V×4）工作电压：DC 4V~6V工作电流：运动时约 200mA3.SPCE061A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。
基于SPCE061A的智能小车机器人电路设计
基于SPCE061A的智能小车机器人电路设计
SPCE061A 是一款16 位独具语音特色的控制器，片内采用的nSPTM （microcontro ller and signal processor）核心处理器，具有较高的处理速度，能够完成16 位算术逻辑运算、16 乘以16 位硬件乘法运算和DSP 内积滤波运算，能够快速处理复杂的数字信号，不需要额外的专用语音控制
芯片，就能实现语音的编解码等，既节省了设计成本，又能满足一定的控
制要求。
控制器采用模块化架构，集成了ICE（在线仿真）、锁相环振荡器、
时基控制器、7 通道10 位AD 转换器、单通道AD+ AGC（自动增益）转换器、双通道10 位DA 转换器、通用异步通信接口、串行输入输出接口、电压监控
等模块。
语音输入电路设计
小车的语音输入电路如
语音输出电路设计
小车的语音输入电路如
光电检测电路设计
小车的光电检测电路采用E18-D80NK 型号的光电传感器，它集发射和
接受于一体，红外发射管向某一方向发射红外线，遇到障碍物后红外线被反
射由接收管接受，从而判断出小车的前方是否有障碍物，对障碍物的感应距
离可以根据要求通过传感器上的微调旋钮进行调节。
传感器前端增加了透镜，
利用聚焦作用远距离探测物体。
传感器内部集成了放大、比较、调制电路，
使传感器受可见光的影响较小，光电检测电路的连接
驱动电路设计
小车的驱动电路是一个全桥驱动电路，Q1，Q2，Q3，Q4 四个三极。
基于SPCE061A的语音控制智能小车设计
此以其为核心的嵌入式平台设计相对较为简单。整个小车系统
１辑窿 献 的硬件电路如图２所示，主要包括以下几部分电路。
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图２系统硬件电路图
２．１麦克风录音输入及ＡＧｃ电路 ＳＰＣＥ０６１Ａ芯片中具有声音模一数转换通道，内置了麦克
关键词：ｓＰｃＥ０６１Ａ；语音辨识；电机控制；自动避障
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍｉｎｉ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＰＣＥ０６ １ Ａ
Ｈａｎ Ｄｏｎｇｂｏ， Ｚｅｎｇ Ｂｉｎｇ， Ｇｅ Ｌｉａｎｇｑｕａｎ， Ｘｉａｏ Ｐｅｎｇ， Ｗａｎｇ Ｆｕｇａｎｇ
ｍａｔｉｃａｎｙ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｏｂｓｔａｃｌｅｓ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｏｉｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｒ——ｔｈｅ ｖｏｉｃｅ ｃｏｍｍａｎｄ，ｔｈｅ ｃａｒ ｃａｎ ｄｏ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｔｈｅ ｃｏｒ—
ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｖｏｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＰＣＥ０６ｌＡ；ｖｏｉｃｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ；ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｏｂｓｔａｃｌｅ
自制基于凌阳SPCE061A语音控制智能小车
第六届IT文化节系列活动之----嵌入式系统设计基于凌阳SPCE061A 语音控制智能小车一、前言：凌阳公司开发的SPCE061A 芯片为带音频信号处理功能的16 位单片机。
所以根据该芯片的特色，适合开发具有语音互动功能的儿童智能玩具。
目前在智能玩具市场上，都是日本做的比较先进，例如日本推出的一个比较成功的机器狗，很可爱，很受孩子们的欢迎。
根据凌阳SPCE061A 芯片的强大功能，我们中国也可以开发出先进的智能玩具。
本方案就是利用语音识别技术来控制小车的运动。
利用语音可以控制小车的前进、后退、左转、右转和按预设轨迹行走的功能。
在语音操作的时候，都会有相应的语音提示，很人性化。
另外如果再加上红外光电对管对小车轮子进行速度测量，并用数码管显示出来。
也可以由红外光电光电管构成循迹模块和小车结合。
由此构成智能小车控制系统。
二、小车平台的搭建：(1)小车底板采用加厚12*18cm 万用板：通过在该万用板的相应位置钻孔来固定轮子及其他附件。
图一 万用板(2)前轮采用万向轮：图二 万向轮(3)后轮则用两个大扭矩减速电机：转弯原理：就是控制两个电机的转速的不同，即一个慢一个快便可实现转弯。
或者一个电机停转，只让其中一个电机转，可实现快速转弯。
两个电机同时转便可实现前进、后退。
图三 减速电机(3)电机驱动采用由L298集成电机驱动芯片组成的电路图四 L298芯片电机驱动电路或者是由三极管组成的桥式电路：图四 桥式电机驱动电路该电路可以驱动两个电机，并且每个通道有两个输入端，通过SPCE061A 的IO 管脚控制每个通道两个输入端的高低电位便可实现控制电机的正反转，通过PWM 信号还可以对电机进行调速，其中PWM 信号可由SPCE061A 的定时器设定来产生。
该电路板焊好后，如下所示：图五 桥式驱动电路板实际效果图 (4)整体效果图：图六 整体效果图扩展功能：（由于时间等问题，改部分还未完善）(1)红外光电管1(检测速度用)：图七 红外光电管1该光电管驱动电路比较简单，如下图所示：图八 红外光电管1 驱动电路该红外管封装了一个发射管和一个接收管，只要在小车后轮上加一片挡板，而该红外光电管置于挡板相应位置让挡板刚好可以遮住光电管的中间间隙。
基于凌阳单片机的语音控制小车---毕业设计 - 副本
基于凌阳单片机的语音控制小车摘要声音控制功能是凌阳单片机的一个特色，通过这个功能更能够实现普通单片机无法实现的一些任务，本设计是通过凌阳单片机的语音处理功能实现语音控制小车的前进和方向，并让小车作出相应的回答，设计系统主要包括三大部分，其中两部分为硬件部分：凌阳单片机的小系统，包括I/O端口、DAC转换、ADC转换等等；另一部分是控制板部分，用于控制电机的旋转方向；第三部分为软件部分。
关键词：语音控制小车；声控；小车；SPCE061ABased on Ling Y ang monolithic integrated circuit's voice control carAbstractThe phonic control function is a Ling Y ang monolithic integrated circuit's characteristic, suffices some duties which through this function realizes the ordinary monolithic integrated circuit to be unable to realize, this design is realizes the voice control car's advance and the direction through the Ling Y ang monolithic integrated circuit's pronunciation processing function, and lets the car make the corresponding reply, the design system mainly includes three major parts, two parts for hardware part: The Ling Y ang monolithic integrated circuit's small system, including the I/O port, DAC transforms, ADC transformation and so on; Another part is the control panel part, uses in controlling electrical machinery's hand of rotation; The third part is the software part.Key word: V oice control car；V oice control；Car；SPC061A目录1 引言 (1)2方案论证 (2)2.1方案论证 (2)3语音控制小车设计要求 (3)3.1功能要求 (3)3.2备注 (3)3.2.1 参数说明 (3)3.2.2 注意事项 (3)3.3扩展功能 (3)4 凌阳芯片的介绍 (4)4.1SPCE061A芯片的特点及其功能 (4)4.2SPCE061A芯片内核结构 (5)5硬件系统设计 (6)5.1系统的总体方案 (6)5.1.1 16位微处理器芯片的外围结构 (6)5.261板的各部分硬件模块 (7)5.2.1 麦克录音输入及AGC电路 (7)5.2.2 数摸转换电路 (7)5.2.3 按键，LED和复位电路 (8)5.2.4 电源电路 (8)5.2.5 下载线接口电路和在线调制电路 (9)5.2.6 16位微处理器的连接电路 (9)5.3车体介绍 (10)5.4小车的行走原理 (10)5.5控制电路原理板 (11)5.6控制电路原理 (12)5.6.1 后轮电机驱动电路原理 (12)5.6.2 前轮电机驱动电路原理 (13)6 系统软件设计 (14)6.1系统主程序设计流程图 (14)6.2语音识别 (15)7硬件制作及系统调试 (17)7.1硬件制作 (17)7.2调试和下载程序 (17)7.3调试小车 (17)7.4初试小车 (17)7.5重新调试 (18)结束语 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录附录1 电路原理图（61板）附录2 电路原理图（控制板）附录3 元件清单附录4 PCB图附录5 小车图片附录6 主控制源程序基于凌阳单片机的语音控制小车1 引言语音控制技术是一门新兴技术，可以通过语音直接控制电子产品，摆脱了遥控器的束缚。
红外传感与音控结合的避障小车设计
红外传感与音控结合的避障小车设计摘要：文章基于凌阳spce061a 16位单片机设计了红外传感与音控结合的避障小车。
利用l298n驱动电路驱动两个直流电动机；利用红外探测电路检测行进道路的障碍物；利用单片机的语音识别模块实现小车的语音控制。
文章给出了小车的硬件和软件设计。
关键词：语音识别；红外传感；障碍物探测1 引言随着社会的发展与科学技术的进步，人们对自动化的要求越来越高，在此背景下工业机器人因运而生。
现在智能化的产品渗透在各个领域而且许多产品都已成为了大众消费品，因此研发智能汽车具有广阔的市场前景，无人驾驶的智能汽车是未来汽车发展的一个趋势。
因此本文基于凌阳spce061a单片机利用红外传感与音制相结合实现小车的避障，可为人们设计完善的智能车提供新的想法。
2 智能车结构介绍设计使用的小车是履带式小车，有承载能力强、抓地力强、行走平稳等优点。
小车的两个后轮分别由两个直流电动机控制，通过控制电机的正反转就可实现小车的前进与转弯，可用4节5号电池为其供电。
3 spce061a的主要性能特点spce061a是凌阳科技公司推出的一款16位单片机。
spce061a在2.6v～3.6v工作电压范围内的工作速度范围为0.32mhz～49.152mhz。
2k字sram和32k字闪存rom，32位可编程的多功能i/o端口；两个16位定时器/计数器；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位dac方式的音频输出功能。
该单片机最大的特点就是具有语音识别模块，它可以方便高效地进行语音识别。
4 系统总体设计基于小车和单片机的特点，本文设计出了红外检测障碍物和语音控制相结合的智能小车。
以spce061a为核心处理器；选择l298n芯片驱动直流电机；并用红外线传感器探测障碍物，利用接收电路将检测到障碍物的信号反馈给单片机；单片机经过处理后发出语音提示（“前方有障碍物，请指示”），然后通过语音控制小车的行驶方向（如“左转”等）。
基于SPCE061A单片机的智能小车的设计
其内 部集成 了Ｉ Ｃ Ｅ 、 Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ、 Ｓ ＲＡ Ｍ、 ３ ２ 位 通
的车 轮 做 支 撑 作 用 。 该 步 进 电 机 采 用 单 极 ２． １语言 识别系统
只 要 对 步 进 电 机 的 各 相 语 音识 别系 统 主 要 分 为 初 始化 、 训练 、 用Ｉ ／ Ｏ端 口、 ＡＤＣ、 ＤＡＣ 输出、 定时 器 ／ 计 数 性 直 流 电源 供 电 ， 就 能 使 步 进 电机 识 别 三 个部 分 ， 基 于 凌阳Ｓ ＰＣＥ ０ ６ １ Ａ本 身就 器、 Ｗａ ｔ ｃ ｈ Ｄｏ ｇ、 中断 控 制 、 ＣＰ Ｕ时钟 ＰＬ Ｌ、 绕组 按 合 适 的 时 序 通 电 ， ＵＡＲ Ｔ、 Ｓ Ｉ Ｏ、 低 电压 监测 ／ 低 电压 复 位等 模 块…。 Ｓ Ｐ Ｃ Ｅ ０ ６ １ Ａ可 以使 外 围电路 大大 简 化 ，
１ 系统的总体设计方案和硬件设计
本设计 主要有 三个部分 组成 ， 分 别 是
不能 直接和 电机相连 ， 本 文 采 用 的 是 双 全
计实现方便。 该模 块 采 用 Ｉ ／ ０触 发 测 距 ， 给
０ Ｕ Ｓ 的高 电平信 号 ， 模 块 自动 发送 ８ 个 桥 步 进 电机 专 用 驱动 芯片 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ［ １ 。 Ｌ ２ ８ ９ 芯 至 少 １
片有 １ ６ 个 引脚 ， 内包 含 ４ 通道 逻辑 驱动 电 ４ ０ ｋ Ｈ ｚ 的方 波 ， 自动检 测 是 否 有信 号返 回 ；
路， 是 一 种 二 相 和 四 相 步 进 电 机 的 专 用 驱 若 有 信 号 返 回 ， 通过Ｉ ／ ０ 输 出一 高 电 平 ， 高
动器 ， 可 同时 驱 动 ２ 个 二相 或 １ 个 四 相步 进 电 平持 续 的 时 间就 是 超 声 波 从 发射 到 返 回 的时 间 。 测 试 距 离 ＝（ 高 电 平 时 间 Ｘ声 速 （ ３ ４ ０ ｍ／ ｓ ） ） ／ ２ 。 测 量 周期 为６ ０ ｍｓ 超 声波时 序
基于单片机的语音控制小车毕业设计论文
基于单片机的语音控制小车设计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。
本文对语音控制功能的小车概况做了阐述。
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。
完成了电源电路、复位电路、键盘电路、音频输入电路，音频输出电路和无线控制电路等硬件功能模块的设计。
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，右转的功能。
测试表明，在环境背景噪音不太大，控制者的发音清晰的前提下，语音控制小车的语音识别系统能对特定的语音指令做出智能反应，做出预想中的有限的动作。
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IVoice control car design based on single chipmicrocomputerAbstractWith the development of the electronics industry, the voice - the control car become more and more popular to people. And it plays an important role in people 's daily life. At present, the voice - activated technology has had 2 in many fields, For example, voice - activated phone. Only if you called out the names you want and it automatically called to the telephone.This article gives a detail to the voice-activated 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". .Completedthepowercircuit,resetcircuit,keyboardcircuitry,audioinput circuits,audiooutputcircuitandcontrolcircuitofwirelesshardwaresuchasthedesignoffunctionmodule s.It has the following features: According to recorded the voice command to control the car to start, stop,turn right , and turn left. Tests have shown that background noise in the environment is not too big, the controller under the premise of clear pronunciation, voice control car voice recognition system can make intelligent response to a particular voice commands, limited, as expected.First of all, cca shut confirm the system of the program, and then describe the unit 's software and hardware as well as introduce the main components of the situation.Key words:S PCE061A，Speech Recognition，Full-bridge ,driver，TrolleyII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论.......................................................................................................................... - 1 -1.1 选题的目的和意义.................................................................................................... - 1 -1.1.1选题目的............................................................................................................. - 1 -1.1.2.选题意义............................................................................................................. - 1 -1.2 语音小车的发展及现状............................................................................................ - 1 -1.3 课题的目的任务和要求............................................................................................ - 2 - 第2章语音小车的方案论证.................................................................................................. - 3 -2.1 语音控制方案............................................................................................................ - 3 -2.2 方案论证.................................................................................................................... - 4 -2.2.1 采用DSP+FPGA方案 ...................................................................................... - 4 -2.2.2采用MCS-51方案 ............................................................................................. - 4 -2.2.3 采用凌阳61方案.............................................................................................. - 5 -2.3 系统控制方案............................................................................................................ - 6 - 第3章系统硬件设计.............................................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件总体设计.................................................................................................... - 9 -3.2 系统各单元设计...................................................................................................... - 10 -3.2.1 控制单元设计.............................................................................................. - 10 -3.2.2 动力单元设计.............................................................................................. - 15 -3.2.3 音频单元设计.............................................................................................. - 16 -3.2.4 小车单元设计.............................................................................................. - 19 -3.3 系统总体电路图...................................................................................................... - 26 - 第4章系统软件设计............................................................................................................ - 27 -4.1系统总体程序设计................................................................................................. - 27 -4.2 系统各分支设计..................................................................................................... - 28 -4.2.1训练子程序....................................................................................................... - 28 -4.2.2语音识别子程序............................................................................................... - 29 -I I I4.2.3动作子程序....................................................................................................... - 31 -4.2.4中断子程序....................................................................................................... - 34 - 第5章系统调试.................................................................................................................... - 37 -5.1 硬件调试.................................................................................................................. - 37 -5.2 软件调试.................................................................................................................. - 38 -5.3 系统联调.................................................................................................................. - 39 - 结论........................................................................................................................................ - 41 - 参考文献.................................................................................................................................. - 43 - 致谢........................................................................................................................................ - 45 - 附录........................................................................................................................................ - 47 -I V第1章绪论1.1 选题的目的和意义1.1.1选题目的通过设计一个用单片机控制的语音小车来熟悉模块化编程方法，掌握C语言汇编语言的程序设计和调试方法，并理解单片机的原理、结构、指令；运行模式及应用方法。
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收稿日期：２００４—０６－２８
欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息 万方数据
３．１微处理器 ＥＩＣ ＶｏＩ－１１ ２００４ Ｎｏ．６ １３
静科研设计成果伊
本系统采用ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机作为主控元件。ＳＰＣＥ０６１Ａ是 一个１６位的微控制器，ＣＰＵ时钟３２７６８Ｈｚ～４９．１５２ＭＨｚ，内嵌２ｋ ＢＳＲＡＭ和３２ｋＢ的闪存（ＦＬＡＳＨ），具有３２位通用可编程输
别接Ｗ２９Ｃ０４０的ＣＥ、ＯＥ、ＷＥ三个控制引脚；ＰＡｌ５～ＰＡ８
接Ｑ７～Ｑ０；ＰＢｌ５～ＰＢ０接Ａ１５～Ａ０；ＰＡ７～ＰＡ５接Ａ１８～Ａ１６
即可。
４软件设计 在此主要削述语音识别部分和语音实时控制电机转动部分的软
件设计。
４．１语音辨识 程序中语音识别是采用特定发音人识别方式。将训练的标准样
板存于ＦＬＡＳＨ中，这样可以保证每次上电后不用重新训练。 程序包括三部分：训练样本、识别和语音提示。 训练过程主要是靠调用库函数ＢＳＲ＿Ｔｒａｉｎ来完成，为了防止
入／输出端Ｅｌ、２个１６位可编程定时器，计数器、２个１０位数 ’模转换输出通道、７通道１０位电压模一数转换器和单通道语音模
‘数转换器、１４个中断源、异步及同步串行设备接Ｅｔ、Ｗａｔｃｈｄｏｇ 等资源，可实现音频处理。较高的处理速度使其能够方便、快速地 处理复杂的数字信号．适用于数字语音识别应用领域。 ３．２行使状态电机控制设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｐｅｅｃｈ ｃｏｎｔｒｏＩ ｒｏｂｏｔ．ｃａｒ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＳＰＣＥ０６１ Ａ ＦＡＮ Ｌｉ－ｎａｎ，ＷＡＮＧ Ｇａｎｇ，ＬＩ Ｊｉｎ－ｆｅｎｇ， ＦＥＮＧ Ｑｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ．ｘｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００４４）
（１）硬件上可实时收发语音信号，并控制小车作相应的动作。 （２）硬件上实现无线通信并且语音控制小车。 （３）软件上实现小车机械运动的相应控制信号的收发。 （４）具有学习功能，可以根据情况调整模板。
２工作原理 所设计的音控智能机器人小车系统整体结构如图１所示。 系统采用具有语音处理功能以及ＤＳＰ运算功能的凌阳公司１６
图３特定人语音识别主流程图
图４特定人语音识别中断流程图
４．２语音实时控制电机转动 包括语音命令训练程序、ＮＡＭＥ子程序、前进子程序、倒车
子程序、左转子程序、右转子程序。系统采用实时监控的控制策 略，当程序运行时首先进行语音命令训练。训练成功后根据录入的
语音命令，判断是否执行ＮＡＭＥ子程序；执行ＮＡＭＥ子程序之后 可以根据录入的语音命令再次判断执行哪个功能模块。在执行功能 模块的同时，系统实时监控是否有新的语音命令输入，如果有则立 即转入相应子程序，进而达到实时控制电机转动的目的。
１ 引言 许多边缘、交叉学科的发展促进了现代科学技术的进步，尤其
是对机电一体化，自动控制、计算机技术以及声光电通信技术等科 学领域的意义更是非同一般。本文设计的音控智能机器人小车正足 以上交叉学科的有机结合体。它的独特之处在于利用信号处理技 术，通过语音信号对机器人小车实施智能控制。
编语言混合编程，集两种语言之优点于一体，简化了编程过程，丰 富了编程思想。此外ＳＰＣＥ０６１Ａ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。
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位ＳＰＣＥ０６ＩＡ单片机作为控制核心。其特点是功能强大、外围电 路简单、时Ｉ＇司；－ｔ－算精确以及可维护性强，软件编程采用Ｃ语言和汇
３硬件系统设计 为了达到预期的要求，需要对ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机外围电路进
行扩展，如电机控制模块、车灯显示模块、无线通信模块以及外扩 ＦＬＡＳＨ电路等。系统硬件结构如图２所示。
2008,34(2)
语音识别作为一种人机交互技术,有着十分广泛的应用.介绍一种基于具有DSP(数字信号处理器)功能的凌阳单片机的语音识别系统设计,它能完成针 对特定人的若干命令(特定的孤立词)的语音识别.本设计在具体实践时,以汉语言的短命令为识别对象,体现汉语音特征;在系统软件和硬件设计上强调简 单实用的特点,简化系统结构,增强控制能力.文中介绍的方法克服了使用DSP芯片建立同样系统时的一些不足,如设计繁琐、价格高、控制不够灵活等.
音控智能机器人小车不但在学术研究上有很高价值，而且市 场前景也十分广阔。对所设计的机器人小车稍加扩展，即可应用于 诸如在许多危险作业可以替代人执行特殊任务的音控机器人，以及 音控玩具车、真实汽车上的声控系统等场合。国
参考文献 【】】李竞皎．嵌入式语音技术及凌阳１６位单片机应用．北京： 北京航 空航天大学出版社，２００３ 【２】范立南， 李雪飞， 尹授远．单片微型计算机控制系统设计．北 京： 人民邮电出版社． ２００４ ［３１侯丽华．基于单片机控制的自动往返电动小汽车．微计算机信息， ２０，２００４（３）：３６－３７．
５结束语 设计完成的音控智能机器人小车经过反复测试，无线语音通信
传输有效范围是小于３０米的无障碍区域，在有效范围内可以准确 对小车进行控制。小车在运动过程中可以实时响应无线语音控制命 令，并且可以连续进行前进、后退、左转、右转、停止等操作。从 发出语音指令到执行该指令的延时小于ｌＯＯｍｓ，识别正确率大于 ９５％。由于不同跑道摩擦力不同，在停止时会出现部分误差，可以 通过调节电阻大小来把误差降至最小。经测试，按照指定路线沿长 １．６ｍ宽１．２ｍ矩形跑道上行驶，运动一周所需时间小于４ｓ，直行前 进平均速度可达２ｍ／ｓ，转弯速度可达５／３ｒａｄ／ｓ。可以根据具体要 求，调整系统特定参数，通过改变电机转动的速度和方向．控制机 器人小车进行变加速、变减速以及变向等运动。
表１小车行驶状态表
行驶状态 １０８１０ ＩＯＢｌｌ １０８１２
前进
口
ｔ
０
后退
１
Ｄ
１
左转
１
０
０
右车考
０
ｌ
１
ＩｏＢｌ３ １ ０ １ ０
３．３无线通信麦克录音输入及ＡＧＣ电路 由于ＳＰＣＥ０６１Ａ具有ＤＳＰ功能且最高时钟可达４９ＭＨｚ，有很
强的信息处理能力，运算速度高．所以可用ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机实 现语音的播放、录放、合成及辨识。
灯分别连到ＳＰＣＥ０６１的Ａ口，Ｉ／Ｏ口赋值为１则灯亮。具体接法
和赋值情况如表２。
表２车灯显示状态表 １０ＡＯ １０Ａ１ ＩＯＡ４ Ｉ。Ａ５ ＩＯＡ６
１０Ａ１
前进
口
０
ｌ
１
０
０
倒车
０
０
０
０
ｌ
ｌ
左转
１
０
０
Ｏ
０
０
右转
０
名字
１
１
０
０
０
０
１
ｌ
１
ｌ
１
３．５外扩ＦＬＡＳＨ模块 外扩ＦＬＡＳＨ选用Ｗ２９Ｃ０４０（５１２ｋ Ｘ ８ｂｉｔ）。ＰＡ２～ＰＡ４分
参考文献(3条) 1.李竟皎 嵌入式语音技术及凌阳16位单片机应用 2003 2.范立南.李雪飞.尹授远 单片微型计算机控制系统设计 2004
3.侯丽华 基于单片机控制的自动往返电动小汽车[期刊论文]-微计算机信息(测控仪表自动化) 2004(3)
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误识命令，每条语音命令训练２遍，只有２次命令相同时才成功。 训练成功则训练下一条，否则继续训练。
仪器仪表用户
语音识别程序包括识别程序和中断服务程序。识别程序完成选 取词库、初始化Ａ／Ｄ和定时器ＴｉｍｅｒＡ、识别运算及识别结果处 理，流程如图３所示。中断服务程序定时读取Ａ／Ｄ转换结果，并存 入缓冲区，Ａ／Ｄ的输入为ＭＩＣ通道的语音信号。语音识别和放音 分时复用ＴｉｍｅｒＡ ＦＩＱ中断，由标志位判断是语音识别处理还是 放音处理，中断服务程序的流程图如图４所示。
2.学位论文 闫三锋 基于单片机语音识别系统设计 2004
语音识别是实现人机通信的一种重要技术手段.该文基于AVR RISC结构的单片机,应用隐马尔可夫模型(HMM)理论和方法,完成了针对特定人、小词汇 量和孤立词的嵌入式语音识别系统开发.首先介绍了语音识别过程的各个环节及其实现方法,重点介绍了HMM的基本理论、拓扑结构和算法.通过理论分析 和仿真计算完成了系统具体实现环节的设计及参数确定.在上述工作的基础上,进行了识别系统的软件开发、硬件设计和系统调试.最后应用该文设计的系 统针对特定人进行了一系列识别实验(包括孤立字、词和短语).实验结果表明,该系统具有比较好的识别效果.
音控智能机器人小车的行驶状态由两个电机来控制。采用左右
轮分开控制的策略，左右轮分别用一个电机控制。电机控制信号由 ＳＰＣＥ０６１Ａ的Ｂ口提供，ＩＯＢｌ０～ＩＯＢｌ３的状态控制电机的前 进、后退、左转、右转、停止；ＩＯＢ９ １：３输出的ＰＷＭ脉宽调制信 号的频率和脉宽宽度确定电机转动的速度。具体行驶状态控制如表 １所示。
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