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        無線語音智能遙控小車系統(tǒng)

        2021-12-02 08:19:38王霞英
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年32期
        關(guān)鍵詞:電路設(shè)計(jì)小車音頻

        王霞英

        (山西工程職業(yè)學(xué)院,山西 太原 030000)

        1 概述

        語音識別是語音信號處理的關(guān)鍵因素,它涉及面廣且學(xué)科交叉性強(qiáng),語音識別首先需要將輸入的模擬語音信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號,再對其進(jìn)行編碼,使存儲或傳輸時(shí)的數(shù)碼率比存儲或傳輸原語音信號大幅度降低,且把連續(xù)的語音信號變成數(shù)字信號,信號傳輸過程中,容錯率和抗干擾能力增強(qiáng)。通過研究者的不斷努力,現(xiàn)在嵌入式非特定人語音識別系統(tǒng)識別精度已經(jīng)達(dá)到98%以上,而對特定人語音識別系統(tǒng)的識別精度就更高了[1]。

        隨著語音識別算法、集成電路不斷地深入研究技和發(fā)展,出現(xiàn)了各種具有實(shí)用價(jià)值的語音識別芯片,使語音識別在工業(yè)、軍事、交通、醫(yī)學(xué)、民用等諸方面有著廣泛的應(yīng)用。在此社會背景下,人們對語音識別技術(shù)的實(shí)際需求愈發(fā)迫切,這極大地促進(jìn)了語音識別技術(shù)的不斷深入和發(fā)展,使語音識別系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱?,從而不斷出現(xiàn)利用現(xiàn)語音識別技術(shù)的產(chǎn)品[2]。

        本論文的主要內(nèi)容:

        (1)本論文的設(shè)計(jì)分為軟件設(shè)計(jì)(重點(diǎn)語音識別算法)和硬件設(shè)計(jì);闡述了語音識別原理、語音信號處理及SPCE061A 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)。

        (2)硬件設(shè)計(jì)主要包括三部分:SPCE061A 單片機(jī)的外圍電路設(shè)計(jì)、小車驅(qū)動控制電路的設(shè)計(jì)及小車車體。

        (3)在硬件系統(tǒng)搭建完成后,軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境采用凌陽公司的集成開發(fā)環(huán)境?′nSP IDE,通過軟件的編譯、鏈接、下載與仿真調(diào)試,最終實(shí)現(xiàn)語音控制功能控制智能小車系統(tǒng)。

        2 硬件設(shè)計(jì)

        2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

        SPCE061A 電路板、驅(qū)動板和小車車體是系統(tǒng)組成的三個(gè)要素,如圖1 所示。SPCE061A 電路板包括按鍵輸入KEY、語音輸入MIC_IN、語音信號功率放大。小車的運(yùn)動狀態(tài)是由兩個(gè)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和停止三種狀態(tài)切換運(yùn)行的,驅(qū)動板部分采用四個(gè)輸入、輸出分為兩組分別控制上述兩電機(jī)。

        圖1 系統(tǒng)組成框圖

        2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        2.2.1 主控芯片及其外圍電路

        主控芯片SPCE061A 及其外圍電路如圖2。電池組輸出4.5V直流電壓,通過降壓后轉(zhuǎn)換魏3.3V 穩(wěn)壓直流,給主控芯片供電,同時(shí)也給系統(tǒng)的其他部分供電。主控芯片的外圍電路包括晶振輸入、鎖相環(huán)電路、復(fù)位電路等外圍電路。

        圖2 主控芯片及其外圍電路

        2.2.2 音頻輸入輸出電路

        音頻包括音頻輸出、輸入兩部分,通過SPCE061A 內(nèi)置2 路10 位DAC,實(shí)現(xiàn)語音信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換,如圖3-4 所示。

        圖3 音頻輸出電路

        2.2.3 電機(jī)驅(qū)動電路

        圖4 音頻輸入電路

        電機(jī)驅(qū)動電路通過控制繼電器,間接控制電機(jī)。后輪驅(qū)動實(shí)現(xiàn)動力驅(qū)動,該部分電路采用全橋設(shè)計(jì),控制小車直線方向的前進(jìn)和后退,電路設(shè)計(jì)如圖5 所示:橋臂是由Q1、Q2、Q3、Q4 四個(gè)三極管組成,其中Q1 和Q4 組成一組,Q2 和Q3 組成另外一組,Q5 控制Q2、Q3 的通斷,Q6 控制Q1 和Q4 的導(dǎo)斷,而由主控芯片的輸入、輸出IOB8 和IOB9 控制Q5、Q6,通過控制四個(gè)橋臂的通與斷控制后輪電機(jī)正反轉(zhuǎn)和停止實(shí)現(xiàn)進(jìn)控制小車的前進(jìn)和后退。

        圖5 電機(jī)驅(qū)動電路

        3 軟件設(shè)計(jì)

        3.1 整體設(shè)計(jì)

        語音遙控小車系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括數(shù)值初始化部分、訓(xùn)練部分、語音識別處理部分和重訓(xùn)操作,如圖6 所示。本論文將重點(diǎn)介紹語音識別處理的程序?qū)崿F(xiàn)。

        圖6 設(shè)計(jì)流程圖

        3.2 語音識別設(shè)計(jì)

        語音識別流程如圖6 所示:該部分獲取辨識器的結(jié)果,首先通過程序判斷是否有語音觸發(fā),如果有語音觸發(fā)就會返回識別結(jié)果的ID 號。ID 號對應(yīng)的內(nèi)容為名稱或者不同的動作指令,若ID 號對應(yīng)名稱,則運(yùn)動結(jié)束,進(jìn)入等待狀態(tài),等待下一次的語音觸發(fā);如果ID 號對應(yīng)動作指令,則語音告知將要執(zhí)行的動作,并執(zhí)行該動作。

        結(jié)束語

        圖7 語音識別設(shè)計(jì)

        本論文運(yùn)用語音處理技術(shù),重點(diǎn)從硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行闡述。硬件電路設(shè)計(jì)采用SPCE061A 單片機(jī)為核心器件,外圍電路設(shè)計(jì)包含語音輸入、功放輸出和驅(qū)動控制電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是依據(jù)語音識別及處理的技術(shù)理論,使用語音識別算法,在集成開發(fā)環(huán)境μ′nSP IDE 下使用C語言編寫軟件程序,同時(shí)調(diào)用SPCE061A 單片機(jī)提供的語音播放API 函數(shù),實(shí)現(xiàn)語音應(yīng)答的功能,最終實(shí)現(xiàn)小車系統(tǒng)的語音智能控制。

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