彭玲（廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083）

基于SPCE061A的聲控汽車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

彭玲
（廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083）

本文利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)設(shè)計(jì)了聲控小汽車系統(tǒng)，該系統(tǒng)能利用凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)把特定的聲音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)的數(shù)字信號(hào)，從而使小汽車運(yùn)動(dòng)起來(lái)。

SPCE061A；語(yǔ)音識(shí)別；驅(qū)動(dòng)；電機(jī)

1.引言

20世紀(jì)20年代，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就開(kāi)始得到研究[1]。隨后，各類語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)相繼誕生，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)也逐漸得到完善[2]。最近幾年，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)作為一門相對(duì)成熟且與人聯(lián)系密切的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，本課題研究的聲控小汽車，是希望語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)能運(yùn)用到汽車中，讓汽車變得更加智能化。本課題研究設(shè)計(jì)的聲控小汽車是對(duì)語(yǔ)音識(shí)別功能運(yùn)用到汽車控制上的初步探討和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出小汽車的整體模型，實(shí)現(xiàn)聲音控制小汽車行駛。

2.總體方案設(shè)計(jì)

聲控小汽車采用了凌陽(yáng)SPCE061A作為整個(gè)小汽車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，該單片機(jī)具有語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音播放的功能[3]，主要負(fù)責(zé)聲音指令獲取和識(shí)別的工作，聲音信號(hào)從MIC麥克風(fēng)處傳入，經(jīng)過(guò)一系列的語(yǔ)音處理步驟，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)的數(shù)字信號(hào)，并把處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O口輸出。該設(shè)計(jì)的基本架構(gòu)如圖1所示。

圖1 聲控小汽車總體架構(gòu)圖

3.硬件設(shè)計(jì)

聲控小汽車在硬件層上的設(shè)計(jì)分為語(yǔ)音識(shí)別層設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)層設(shè)計(jì)和車體設(shè)計(jì)三部分。語(yǔ)音識(shí)別層設(shè)計(jì)由SPCE061A單片機(jī)構(gòu)成，主要負(fù)者將接收的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)自身強(qiáng)大的計(jì)算能力和較多的I/O接口把處理完的信息傳遞給驅(qū)動(dòng)部分。驅(qū)動(dòng)部分的構(gòu)成有驅(qū)動(dòng)板和電機(jī)，驅(qū)動(dòng)板的作用是控制小汽車的工作方式，分別有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)四種方式。選用直流型電機(jī)負(fù)者驅(qū)動(dòng)小汽車，降低了小汽車控制的難度。車體部分采用了較為實(shí)用性的托盤式三輪車，這樣做可以直接將前兩個(gè)部分的硬件固定在托盤上，簡(jiǎn)化了整體硬件設(shè)計(jì)的難度。

4.軟件設(shè)計(jì)

聲控小汽車的軟件設(shè)計(jì)主要包括訓(xùn)練子程序、識(shí)別子程序和驅(qū)動(dòng)控制子程序。訓(xùn)練的目的是為了獲取聲音模板，這些模板會(huì)被存儲(chǔ)到模板庫(kù)中。到了識(shí)別階段，最新獲取到的模板會(huì)和之前訓(xùn)練的模板進(jìn)行匹配，最接近的一組將作為識(shí)別結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)的信息，這些信息將會(huì)通過(guò)I/O口輸出到驅(qū)動(dòng)模塊中?？刂谱映绦虻墓δ苁亲岆姍C(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變小汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方向。具體流程如圖2所示。

圖2 聲控小汽車語(yǔ)音訓(xùn)練和識(shí)別的流程圖

5.測(cè)試

首先將聲控小汽車的硬件連接，包括SPCE061A單片機(jī)與電源的連接、SPCE061A單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)板的連接、SPCE061A單片機(jī)與喇叭的連接、驅(qū)動(dòng)板與電機(jī)的連接四個(gè)部分，連接后的實(shí)物圖如圖3所示。然后按照代碼設(shè)計(jì)的順序，根據(jù)提示音對(duì)聲控小汽車進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練順序?yàn)榍斑M(jìn)、倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四個(gè)指令。每個(gè)指令會(huì)訓(xùn)練兩次，如果每個(gè)訓(xùn)練都成功，車上的喇叭會(huì)播放訓(xùn)練成功的提示音。等成功完成訓(xùn)練環(huán)節(jié)，小汽車就可以開(kāi)始語(yǔ)音識(shí)別環(huán)節(jié)了。聲控小汽車在接收到“前進(jìn)”指令時(shí)，會(huì)往前移動(dòng)一段距離；聲控小汽車在接收到“倒車”指令時(shí)，會(huì)向后移動(dòng)一段距離；聲控小汽車在接收到“左轉(zhuǎn)”指令時(shí)，會(huì)向左前方移動(dòng)；聲控小汽車在接收到“右轉(zhuǎn)”指令時(shí)，會(huì)向右前方行駛。

圖3 聲控小汽車連線后的實(shí)物圖

6.總結(jié)

本設(shè)計(jì)的聲控小汽車經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，小汽車能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)，小汽車的語(yǔ)音識(shí)別功能運(yùn)行比較穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)經(jīng)常不識(shí)別或識(shí)別錯(cuò)誤的現(xiàn)象，當(dāng)然也存在著許多不足的地方，比如在功能設(shè)計(jì)方面較為單一。在后期的維護(hù)中，會(huì)適當(dāng)?shù)卦黾右恍┕δ埽热缭黾有∑嚤握瞎δ?，采用PWM波控制小汽車驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，完善聲控小汽車的設(shè)計(jì)。

[1]陳磊.帶噪環(huán)境下的漢語(yǔ)連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別研究[D].合肥:安徽大學(xué),2010年.

[2]景新幸.基于DSP的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].桂林:桂林電子科技大學(xué),2011年.

[3]薛強(qiáng)強(qiáng).新型導(dǎo)游機(jī)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].太原:中北大學(xué),2013 年.

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