基于单片机的语音控制小车毕业设计论文.docx
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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
随着电子工业的开展,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无视的作用。
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语言进展编程,进展语音的"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。
测试说明,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响,做出预想中的有限的动作。
论文首先对系统的方案进展论证,然后对各单元的软件、硬件工作原理进展了阐述,并介绍了系统的主要组成局部情况。
关键词:
SPCE061A,语音识别,全桥驱动,小车
Voicecontrolcardesignbasedonsinglechipmicroputer
Abstract
Withthedevelopmentoftheelectronicsindustry,thevoice-thecontrolcarbeemoreandmorepopulartopeople.Anditplaysanimportantroleinpeople'sdailylife.Atpresent,thevoice-activatedtechnologyhashad2inmanyfields,Forexample,voice-activatedphone.Onlyifyoucalledoutthenamesyouwantanditautomaticallycalledtothetelephone.
Thisarticlegivesadetailtothevoice-activatedcar.Inhardwaredesign,thepaperuseSunplusSPCE061Aasthecontrolofcore.Onthesoftware,weuseClanguageprogrammingforvoice"training"and"recognition"..pletedthepowercircuit,resetcircuit,keyboardcircuitry,audioinputcircuits,audiooutputcircuitandcontrolcircuitofwirelesshardwaresuchasthedesignoffunctionmodules.Ithasthefollowingfeatures:
Accordingtorecordedthevoicemandtocontrolthecartostart,stop,turnright,andturnleft.Testshaveshownthatbackgroundnoiseintheenvironmentisnottoobig,thecontrollerunderthepremiseofclearpronunciation,voicecontrolcarvoicerecognitionsystemcanmakeintelligentresponsetoaparticularvoicemands,limited,asexpected.
Firstofall,ccashutconfirmthesystemoftheprogram,andthendescribetheunit'ssoftwareandhardwareaswellasintroducethemainponentsofthesituation.
Keywords:
SPCE061A,SpeechRecognition,Full-bridge,driver,Trolley
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、构造、指令;运行模式及应用方法。
1.1.2.选题意义
语音识别系统的实用化研究是语音识别研究的一个主要方向。
以玩具市场为例,具有高科技含量的电子玩具、智能玩具开展迅猛,电子互动式、智能化玩具已经成为玩具行业开展的主流。
我国是玩具生产和出口大国,但在高科技玩具的开展方面和国外的差距很大,因此,及时投入精力广泛开展这方面的研究,无论对技术创新应用,还是社会经济开展,都有巨大的现实意义。
与机器进展语音交流,让机器明白你说什么,这是人们长期以来梦寐以求的事情。
语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。
近二十年来,语音识别技术取得显著进步,开场从实验室走向市场。
语音识别功能大大增加了玩具使用的乐趣,并使玩具表达出一定的智能性,因此成为大局部电子玩具、智能玩具设计中使用的关键技术。
本文利用凌阳单片机设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车。
该设计将遥控车由传统的手动遥控改成了语音识别遥控,集成了先进的语音识别技术,加上小车的机动灵活的特点,使控制者可以通过语音控制小车实现预设动作,从而释放控制者的双手,而且小车和控制者之间还具有一定的交互功能。
所以此次研究具有较强的实用性和开展前景。
1.2语音小车的开展及现状
随着微电子技术、计算机技术、及传感器技术的迅速开展,现今声控技术已经应用到社会中的各个角落,为人们提供着各种便利。
1、声控玩具车:
进一步提高系统的滤噪性能,和识别的准确率,并利用已有的软件开发出独具特色的语音芯片,并将其集成在遥控上即可做出声控玩具车。
2、能识别主人的看门狗:
在本系统的根底上扩大对说话者的识别功能,并将软件硬件化,集成在芯片上。
将芯片置于防盗门上,使之可以完成主人叫门即开门的功能。
3、真实汽车上的声控系统:
在驾驶的过程中,不便于用手来完成的其它操作可以用声控系统来实现。
这于我们的系统是极其相似的。
但是实际的汽车中可能存在着大量的噪声,所以,滤噪便成为最为关键的技术。
声控技术虽然是一项比拟先进的技术。
但是,声控技术在无限传输时的合成的质量不是很好,它还需进一步提高,因为无线环境中的背景噪音太大了,当然还有其他方面的因素影响着声控功能的发挥,具体来说表现在以下几个方面:
1、时效型。
从发出指令到执行指令,有一段延迟时间,虽已降低到尽可能的小,但还是很明显。
可行的方法就是改用高效的DSP芯片,这在经费上和时间上都是不允许的。
2.、对环境的适应。
如果环境噪声很大,或偶尔出现较大的噪声,那么会出现误识。
这个缺乏之处还没有很有效的解决方案。
3、多人识别。
各人的发音不尽一样,因此该系统还限于单人识别。
假设要做多人识别,那么识别的时效性会降低,即有很大的延迟。
另外,多人识别,也没有较为有效、成熟的算法供参考。
1.3课题的目的任务和要求
声控小车其技术要通过相关语音对小车进展操作控制。
使用了"前、后、左、右、停〞五个字作为小车行驶的指令。
本毕业设计有助于培养我们的独立动手能力、思考能力。
具体的工程制作过程分为两局部:
软件局部和硬件局部。
其目的让我们熟悉61板的设计与制作,并掌握其原理;学会运用C语言进展编程且运用。
语音控制小车的主要功能:
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.在超出语音控制围时能够自动停车。
第2章语音小车的方案论证
2.1语音控制方案
2.1.1根本原理
机器语音识别、处理的过程与人对语音识别、理解过程根本上是一致的,目前主流的语音识别技术是基于统计模式识别的根本理论。
一个完整的语音识别系统可大致分为语音特征提取、声学模型与模式匹配(识别算法)和语义理解3局部。
其根本原理如图2.1所示。
图2.1语音识别系统原理框图
从图中我们可以看出语音识别一般分为2个步骤:
第一步是系统"学习〞或"训练〞阶段,这一个阶段的任务是建立识别根本单元的声学模型以及进展文法分析的语言模型,即构建参考模式库;第二步是"识别〞或"测试〞阶段,根据识别系统的类型选择能够满足要求的识别方法,采用语音分析方法分析出这种识别方法所要求的语音特征参数,按照一定的准那么和测度与参考模式库中的模型进展比拟,通过判决得出结果。
2.1.2语音识别系统的构成
语音识别系统的根本构造主要包括预处理、A/D转换、起止点识别、特征提取和识别判断等局部,构造如下列图2.2所示。
图2.2语音识别系统的根本构造
2.2方案论证
2.2.1采用DSP+FPGA方案
语音识别根据实际需要和应用场合的不同,可以分为孤立词识别和连续语音识别、特定人识别和非特定人识别。
语音识别追求的主要指标为高识别率、实时性和大词汇量;而对于一个语音识别系统,还应考虑软硬件设计简单、价格低廉、外围控制灵活、人机交互便捷等特点。
现在应用于语音识别的芯片主要为DSP(数字信号处理器)芯片:
如TI公司的TMS320系列。
然而,将DSP芯片用于小型语音识别系统中,其缺乏之处是很明显的:
引脚多、价格贵、使用繁琐;控制功能弱,常需要与单片机或FPGA(现场可编程门阵列)结合,来实现人机交互;常需要外接A/D转换芯片;引脚为3.3V,与单片机、FPGA、Flash存储器等连接时,要考虑电平匹配。
这些将使整个系统构造庞大,设计繁琐。
2.2.2采用MCS-51方案
采用MCS-51系列单片机实现,由于有语音识别和语音播放功能,所以需要扩展语音识别模块和语音播放模块,这样必然造成端口的资源紧,所以还必须参加接口扩展芯片。
该实现方案构造如图2.3所示。
图2.3采用MCS-51系列单片机实现语音控制小车
2.2.3采用凌阳61方案
SPCE061A是凌阳科技推出的一个16位构造的微控制器。
CPU时钟频率为0.32~49.152MHz,具有较高的处理速度,可使μ’nSPTM能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号;拥有可编程音频处理;置2KWord的SRAM和32KWord的FLASH;2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值),2个10位DAC输出通道,32位通用可编程输入/输出端口。
它是数字语音识别应用领域产品中的一种比拟经济的选择。
图2.4基于SPCE061A的语音控制小车实现方案
本案采用采用SPCE061A实现语音控制小车方案。
系统构造框图2.5如下:
图2.5构造系统图
系统组成主要包括以下两局部:
SPCE061A精简开发板、语音小车控制电路板。
图中的语音输入局部MIC_IN、按键输入KEY、声音输出局部的功率放大环节等已经做到了精简开发板——61板上,为我们使用提供了很大的方便。
在电机的驱动方面,采用全桥驱动技术,利用四个I/O端口分为两组分别实现两个电机的正传、反转和停三态运行。
2.3系统控制方案
小车的运动控制采用语音控制和中断定时控制相结合,通过语音触发小车动作,小车动作之后,随时可以通过语音指令改变小车的运动状态。
在每一次动作触发的同时启动定时器,如果小车由于某
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