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摘 要：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于STC10L08XE智能語音識別輪椅的系統(tǒng)，采用了由 ICRoute 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的語音識別專用芯片——LD3320 芯片，通過STC10L08XE單片機(jī)主控，實(shí)現(xiàn)了語音命令輪椅前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止以及避障功能。

關(guān)鍵詞：語音識別；LD3320；STC10L08XE

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能輪椅的研究已經(jīng)成為一個熱點(diǎn)問題，智能輪椅在作為助老/助殘智能服務(wù)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用。在普通輪椅中加入語音識別技術(shù)，用語音命令來控制輪椅的各種運(yùn)動給用戶帶來了極大的便利。本文對智能輪椅的設(shè)計(jì)做了簡單的研究。

1 主控單元

智能輪椅的核心主控單片機(jī)是STC10L08XE，該芯片的特點(diǎn)是高度集成，資源豐富，便于二次開發(fā)，支持多種語言編寫。根據(jù)LD3320輸入信號STC10L08XE單機(jī)片輸出信號為高低電平，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動和停止。

2 電源模塊

智能輪椅的電源由7.5V充電鋰電池提供，為了滿足電源的獨(dú)立性，避免相互之間的干擾，各供電系統(tǒng)都采用單獨(dú)的穩(wěn)壓芯片處理提供， 7.5V充電鋰電池直接給直流電機(jī)提供直流電源，滿足電機(jī)轉(zhuǎn)動。 LD3320，主控STC10L08XE所需要的的3.3V直流電源，由7.5V充電鋰電池輸入經(jīng)過LM1117穩(wěn)壓管輸出，為了保證穩(wěn)壓管的性能和穩(wěn)定性，可在中間串兩個二極管。LM1117是電子制作中常用的穩(wěn)壓3.3V的穩(wěn)壓管。電路設(shè)計(jì)中添加電容，為了提高其穩(wěn)定性，防止自激振蕩影響性能。另外該電路具有限流的功能，提高了保護(hù)性能。

L298N是紅外避障模塊，所需的5V電源由LM7805穩(wěn)壓管提供。采用LM7805，是因?yàn)樵撾娐穬?nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用可靠、方便，且價格便宜。電路設(shè)計(jì)中采用三端固定集成穩(wěn)壓電路，旁電容提高了其穩(wěn)定性，

3 語音識別模塊

語音模塊采用LD3320，LD3320 芯片是一款“語音識別”專用芯片，由 ICRoute 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)。該芯片集成了語音識別處理器和一些外部電路，包括 AD、DA 轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、 聲音輸出接口等。本芯片在設(shè)計(jì)上注重節(jié)能與高效，不需要外接任何的輔助芯片 主要特征有： 通過 ICRoute 公司特有的快速而穩(wěn)定的優(yōu)化算法，完成非特定人語音識 別。不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音，識別準(zhǔn)確率 95%。

4 紅外避障模塊

紅外線避障電路是智能輪椅的“眼睛”，其性能的好壞和抗干擾能力的強(qiáng)弱受外界可見光的影響較大，因此用250Hz的信號對38KHz的載波進(jìn)行調(diào)制，這樣能減少外界的一些干擾。 接收管采用HS0038A2型號，輸出TTL電平，有利于單片機(jī)對信號的處理。避障電路采用紅外線發(fā)射與接收原理，利用單片機(jī)產(chǎn)生250HZ和38KHz信號，并利用單片機(jī)的中斷對紅外線發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射距離遠(yuǎn)近由RW調(diào)節(jié)，由于本設(shè)計(jì)的小汽車行駛速度較快，所以調(diào)節(jié)避障距離為80cm左右。發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進(jìn)行解調(diào)，輸出TTL電平。利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，在遇障礙物時控制電機(jī)并使小車停止。

5 實(shí)物效果測試

為了驗(yàn)證智能輪椅的性能效果，我們將基于語音識別的智能輪椅進(jìn)行實(shí)物效果的測試，測試跑到為寬120CM的跑道，包含兩個直角彎道。輪椅的速度為v表示a《V《b，語音發(fā)出到智能輪椅轉(zhuǎn)動完成所用的時間為T表示，發(fā)令時距離障礙物間的距離為S.避障的測距門限80CM小于障礙物間的距離120CM，這樣智能輪椅可以轉(zhuǎn)彎，并始終保持與障礙物間的一定距離，保證輪椅的安全通過。s-v t=80cm

根據(jù)實(shí)物測試，智能輪椅必須在一定的運(yùn)行時間下，保證其在不加速或減速過程中，開始執(zhí)行語音命令，才能完成所需控制，速度V由電機(jī)供電電壓決定，經(jīng)過實(shí)物多次測試與調(diào)試，測量結(jié)果顯示當(dāng)電機(jī)的電壓為7v時效果比較明顯，控制效良好。

6 結(jié)束語

本文介紹的方案是基于STC10L08XE單片機(jī)的語音識別智能輪椅，語音識別芯片LD3320是一個非特定語音識別系統(tǒng)，這樣可以省去大量的語音訓(xùn)練與調(diào)試精力，同時也能滿足了大部分使用者同時使用。效果良好，對普通話要求不太嚴(yán)格，經(jīng)過多次實(shí)物的調(diào)試與測試，整個系統(tǒng)響應(yīng)良好，語音識別度較高，控制反應(yīng)短。整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，性能優(yōu)良，證明此方案設(shè)計(jì)正確。在保證效果的前提下，簡單的解決了現(xiàn)在市場所存在的智能輪椅價格昂貴，維修復(fù)雜，操作復(fù)雜的問題。

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