攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘要I摘要隨著電子工業(yè)的發(fā)展，目前這種具有語(yǔ)音控制功能的小車越來(lái)越受到人們的青睞，在人們的日常消費(fèi)生活中起著不可忽視的作用,本系統(tǒng)以凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)一個(gè)具有如下功能的語(yǔ)音聲控小車:能夠根據(jù)開(kāi)始錄制的語(yǔ)音命令來(lái)控制小車的啟動(dòng)、停止、返回、拐彎和自動(dòng)避開(kāi)障礙物等動(dòng)作。其方法是在小車上安裝三個(gè)檢測(cè)障礙物的光電傳感器和一個(gè)碰撞開(kāi)關(guān)，利用掃描的方式，掃描單片機(jī)的IOB4、IOB5、IOB6接口來(lái)控制拐彎和返回；利用單片機(jī)的IOB8-IOB13接口控制繼電器來(lái)選擇小車的正、反向和加、減速行駛,其中IOB8-IOB9控制電機(jī)MOTORA的正反轉(zhuǎn)，IOB10-IOB11控制小車行駛過(guò)程中的三個(gè)速度檔位，IOB12-IOB13控制電機(jī)MOTORB的正反轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)針對(duì)這些，設(shè)計(jì)出的這種產(chǎn)品體積小，外形美觀大方，具有對(duì)特定人的語(yǔ)音辯識(shí)功能，具有廣泛的市場(chǎng)前景，特別受孩子們的歡迎。關(guān)鍵詞SPCE061A單片機(jī),語(yǔ)音辨識(shí),光電傳感器,繼電器。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)ABSTRACTIIABSTRACTWiththedevelopmentoftheelectronicindustry,currentlythetrolleywhichhasvoicecontrolfunctionisbecomingmoreandmorepopular.Itplaysanessentialroleinpeoplesdailylifeinconsumption.SunplussystemstothecompanysSPCE061Atocontrolthecore,todesignavoiceTrolleythefollowingfunction:cancontrolthecarsstarting,stopping,returning,turningandautomaticactiontoavoidobstaclesaccordingtotherecordingthevoicecommand.Themethodistoinstallthreesmallvehiclebarrierdetectionsensorandaphotoelectricswitchcollision.Withtheuseofscanning,itscansSCMIOB4,IOB5,IOB6interfacetocontrolturningandreturning；andalsousingSCMIOB8-IOB13interfacetocontrolrelaytochoosethepositiveorreversedirectionofthecarandtoincreaseorslowdownitsspeed.ThereintoIOB8-IOB9controlstherotatingdirectionofMotorA,IOB10-IOB11controlsthreestallsofspeedofthecarintheprocessofmoving,IOB12-IOB13controlsthereversionofmotorMotorB.AccordingtothedesignofwhatIhavetoldabove,thedesignoftheseproductshassmallsize,generousshape.Italsohasfunctionsofrecognizingtherightspecificvoiceandabroadmarketprospect,especiallyattractschildren.Key.wordsSPCE061A,voicerecognitionandopticalsensors,relays.攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄1目錄摘要.ABSTRACT.1緒論.11、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì).12、課題研究方法.12方案設(shè)計(jì)與論證.22.1設(shè)計(jì)目的.22.2設(shè)計(jì)方案與論證.23系統(tǒng)框圖及其原理.43.1系統(tǒng)框圖及說(shuō)明.43.2工作原理.43.3SPCE061A的介紹.53.3.1SPCE061的概述.53.3.2SPCE061A的引腳排列及其說(shuō)明.53.3.3SPCE061A的結(jié)構(gòu).64硬件電路的設(shè)計(jì).74.1主控電路的設(shè)計(jì).74.1.1繼電器的工作原理.74.1.2繼電器的特性.84.1.3電機(jī)的選擇.84.2光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì).104.2.傳感器的定義與組成.104.2.2光電傳感器.114.2.3光電開(kāi)關(guān)原理.114.2.4光電檢測(cè)電路的工作原理.124.3直流穩(wěn)壓電源.134.4音頻輸入及AGC電路.144.4.1音頻輸入和AGC電路的設(shè)計(jì).144.4.2語(yǔ)音識(shí)別原理.15攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄24.5語(yǔ)音播報(bào)電路的設(shè)計(jì).174.5.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC的設(shè)計(jì).174.5.2音頻功率放大器的組成.174.5.3晶體管功率放大器的設(shè)計(jì).184.5.4集成音頻功率放大器的介紹.184.6電源部分.195軟件設(shè)計(jì).205.1軟件主流程圖設(shè)計(jì).205.2語(yǔ)音訓(xùn)練部分.215.3障礙物檢測(cè)部分.225.4語(yǔ)音命令及辨識(shí)部分.235.5中斷服務(wù)流程圖部分.265.5.1SPCE061A中斷系統(tǒng).265.5.2中斷服務(wù)流程圖及說(shuō)明.276系統(tǒng)調(diào)試及測(cè)試結(jié)果.286.1程序調(diào)試.286.2調(diào)試環(huán)境.286.3測(cè)試過(guò)程.286.4測(cè)試結(jié)果.29結(jié)論.30參考文獻(xiàn).31附錄A:程序.32附錄B:元件清單.45附錄C:系統(tǒng)整體電路圖.46致謝.48攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1緒論11緒論1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)與機(jī)器進(jìn)行語(yǔ)音交流，讓機(jī)器明白你說(shuō)什么，這是人們長(zhǎng)期以來(lái)夢(mèng)寐以求的事情。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別和理解過(guò)程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的高技術(shù)。讓機(jī)器識(shí)別語(yǔ)音的困難在某種程度上就像一個(gè)外語(yǔ)不好的人聽(tīng)外國(guó)人講話一樣，它和不同的說(shuō)話人、不同的說(shuō)話速度、不同的說(shuō)話內(nèi)容、以及不同的環(huán)境條件有關(guān)。語(yǔ)音信號(hào)本身的特點(diǎn)造成了語(yǔ)音識(shí)別的困難。這些特點(diǎn)包括多變性，動(dòng)態(tài)性，瞬時(shí)性和連續(xù)性等。計(jì)算機(jī)語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程與人對(duì)語(yǔ)音識(shí)別處理過(guò)程基本上是一致的。目前主流的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的基本理論。一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為兩部分：（1）語(yǔ)音特征提取：其目的是從語(yǔ)音波形中提取出隨時(shí)間變化的語(yǔ)音特征序列。（2）語(yǔ)言模型與語(yǔ)言處理：語(yǔ)言模型包括由識(shí)別語(yǔ)音命令構(gòu)成的語(yǔ)法網(wǎng)絡(luò)或由統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)成的語(yǔ)言模型，語(yǔ)言處理可以進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義分析。對(duì)小詞表語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，往往不需要語(yǔ)言處理部分。近年來(lái)，語(yǔ)音控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已有了較大的發(fā)展，己進(jìn)入工程化、實(shí)用化的階段，它無(wú)論是理論上還是應(yīng)用技術(shù)上均得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，語(yǔ)音控制是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化學(xué)科中一個(gè)十分活躍和具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，是一門新興的交叉學(xué)科。它與人工智能、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息論等有著密切的關(guān)系，是相關(guān)學(xué)科互相結(jié)合與滲透的產(chǎn)物，有著廣闊的應(yīng)用前景。語(yǔ)音控制技術(shù)作為一門新興的理論技術(shù)，它還處在一個(gè)發(fā)展時(shí)期。然而，隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，語(yǔ)音控制必將迎來(lái)它的發(fā)展新時(shí)期。2、課題研究方法本系統(tǒng)以凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機(jī)為控制核心，根據(jù)開(kāi)始錄制的語(yǔ)音命令來(lái)控制小車的啟動(dòng)、停止、返回、拐彎等動(dòng)作；利用光電傳感器使小車自動(dòng)避開(kāi)障礙物。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可能會(huì)遇到傳感器不能檢測(cè)出高低電平，特別是反射式的光電傳感器，它的靈敏度很強(qiáng)，還有就是在電源的提供上，由于各個(gè)傳感器所需的電源電有所不同，所以我們要采用直流穩(wěn)壓電源來(lái)為各個(gè)傳感器提供各自所需的電壓?？紤]到以上問(wèn)題，因此系統(tǒng)使用的電壓均由開(kāi)關(guān)電源提供，其中單片機(jī)電壓5伏特，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓為6伏特，光電傳感器的使用電壓約為12伏特。繼電器的使用電壓約為5伏特。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2方案設(shè)計(jì)與論證22方案設(shè)計(jì)與論證2.1設(shè)計(jì)目的（1）語(yǔ)音識(shí)別:小車能識(shí)別特定人的語(yǔ)音命令。就是說(shuō)語(yǔ)音樣板由單人訓(xùn)練，也只能識(shí)別訓(xùn)練人的語(yǔ)音命令，而他人的命令識(shí)別率較低或幾乎不能識(shí)別。（2）語(yǔ)音訓(xùn)練:語(yǔ)音命令可以重新訓(xùn)練，訓(xùn)練的過(guò)程中有語(yǔ)音提示。在程序中通過(guò)6條語(yǔ)句的訓(xùn)練演示特定人的連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別，其中第一條語(yǔ)句是觸發(fā)名稱，另外5條是命令，訓(xùn)練完畢開(kāi)始辨識(shí)，當(dāng)識(shí)別出觸發(fā)名稱后，開(kāi)始發(fā)布命令，則會(huì)聽(tīng)到自己設(shè)置的應(yīng)答。（3）小車行駛:小車可以前進(jìn)、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。（4）速度調(diào)整:小車的速度可以調(diào)整，有全速，中速和慢速三檔速度。（5）避障:小車在行駛的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)前方、左方或者右方有障礙物時(shí)，小車可以自動(dòng)躲避障礙物。（6）語(yǔ)音控制:給小車下語(yǔ)音命令的時(shí)候，小車能根據(jù)命令做正確的動(dòng)作。2.2設(shè)計(jì)方案與論證語(yǔ)音控制小車采用實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),用單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)較為容易，這里以凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)為主控元件，提出兩種設(shè)計(jì)方法。方案一：采用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)，對(duì)小車的整個(gè)行駛過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成所有功能需要10個(gè)I/O口，由于凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)提供32個(gè)I/O口，一片即可實(shí)現(xiàn)所有功能。其主要設(shè)計(jì)思想是：在小車上安裝三個(gè)檢測(cè)障礙物的光電檢測(cè)器和一個(gè)碰撞開(kāi)關(guān)，利用掃描的方式，掃描IOB4、IOB5、IOB6來(lái)控制拐彎和返回；利用單片機(jī)的IOB8-IOB13控制繼電器選擇小車的正、反向和加、減速行駛；凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)提供了豐富的時(shí)基信源和時(shí)基中斷，為設(shè)計(jì)提供了大量的選擇空間，并為設(shè)計(jì)提供精確的時(shí)基計(jì)數(shù)，其加減速通過(guò)大功率電阻消耗功率來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方案可以使程序簡(jiǎn)單，易于控制。方案二：此方案也采用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)，與第一種方案不同之處在于利用單片機(jī)的IOB8、IOB9產(chǎn)生控制調(diào)速的脈寬和控制小車的正、反行駛，用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)的TimeA和TimeB很容易實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制，這大大加強(qiáng)了用脈寬調(diào)制控制加減速的可選性，但對(duì)繼電器要求較高，價(jià)位也更高，不容易買到，這里考慮到大眾化設(shè)計(jì)，因此采用第一個(gè)方案。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2方案設(shè)計(jì)與論證3本系統(tǒng)為什么采用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)，而不采用別的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？原因很多，凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)內(nèi)部集成了2K字的RAM、32K字的Flash，加上用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)不需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器和RAM，也不用外接語(yǔ)音芯片，即可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音辨識(shí)和一系列職能動(dòng)作。由于采用了高性能的MCU，省掉了大量的外圍器件，如外擴(kuò)RAM、ROM存儲(chǔ)器等，使硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)的可靠性。它的軟件編程采用C語(yǔ)言和匯編混合編程