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本作品主要应用于无人境地智能探测。
该系统主要由两部分组成:
语音识别控制平台和智能探测小车。
语音识别控制平台主要由无线收发模块、语音模块、电压转换模块、图像显示模块构成。
智能探测小车主要由无线收发模块、摄像头模块、L298N驱动模块构成。
整个系统的硬件结构框图如图1-1所示:
图1-1整体设计框图
语音识别控制平台负责智能探测小车的数据的接收处理和语音识别控制功能。
其中无线收发模块负责数据的接收,语音识别控制模块实现对小车的控制,TFT模块可以实现小车定位与图像显示的功能。
智能探测小车主要完成数据的采集和发送。
其中L298N电机模块完成对小车的驱动,摄像头模块负责数据的采集,无线收发模块则将采集的信息发送。
当小车行驶时,通过摄像头采集信息,经过无线模块传输信息,TFT显示所采集的图像,通过语音识别模块实现对小车行驶路径的控制,系统的实物图如图1-2所示
图1-2系统实物图
二、硬件设计
该作品使用STM32F103ZET6微处理器,它采用32位cortex-M3内核,集CRC计算单元、DMA、AD、DA、RTC、FSMC、SDIO、SPI、bxCAN、I2C、等于一体,性能齐全,功能强大,且体积小,功耗低,处理速度快。
2.1语音识别控制平台
2.1.1语音识别模块
语音识别分为特定语音识别和非特定语音识别两种。
考虑到作品实用范围,本作品采用非特定语音识别芯片LD3320。
LD3320芯片是一款“语音识别”专用芯片,由ICRoute公司设计生产。
该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路,包括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。
本芯片在设计上注重节能与高效,不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等,直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。
并且,识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。
语音识别过程如下图2-1:
图2-1
模块原理图如图2-2:
图2-2
2.1.2无线通讯模块
NRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发芯片。
无线收发器包括:
频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。
功率输出、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。
本控制台采用2个NRF24L01无线收发模块,其一通过指令的发送,用于控制智能探测小车的运行。
其二用于接收摄像头数据。
无线电路图如图2-3:
图2-3
2.1.3TFT显示屏
TFT是常用显示屏,配置好相应寄存器即可实用。
本作品采用3.2寸TFT320QVT,控制芯片为SSD1289。
首先将智能探测小车采集到的数据(STM32处理器所获得的摄像头数据)通过无线模块NRF24201传递给语音识别控制平台的STM32,然后通过TFT显示。
2.1.电压转换模块
电压转换模块是由电压转换芯片7805、AMS1117,旁路电容以及滤波电容构成,实现对3.3V和5V的电压转换。
其连接电路如图2-4所示
图2-4
2.2智能探测小车
2.2.1车身选择
小车采用圆形车身,两个电机控制左右轮,前后位两个万向轮。
通过左右轮差速控制方向,运动灵活,并且可实现原地旋转。
小车车身如下图:
2.2.2OV7670图像传感器
OV7670CAMERACHIPTM图像传感器,体积小、工作电压低,提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。
通过SCCB总线控制,可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影响数据。
该产品VGA图像最高达到30帧/秒。
用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。
所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。
OmmiVision图像传感器应用独有的传感器技术,通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等,提高图像质量,得到清晰的稳定的彩色图像。
作品采用OV7670CAMERACHIPTM图像传感器,8位RGB65格式彩色图像输出。
原理图如图2-6:
图2-6
2.2.3电机驱动模块
智能探测小车采用L298模块。
L298是步进电机专用芯片,对于直流电机亦有良好的控制效果。
以下为L298模块原理图:
2.2.4无线收发模块
智能探测小车采用2个NRF24L01无线收发模块,其一通过指令的接收,用于自身的运行。
其二用于发送摄像头数据。
详见上文。
2.2.5稳压模块
见上文。
三、软件设计:
3.1语音识别控制平台
微处理器STM32F103ZET6首先检测硬件资源,正常初始化后,绘制显示界面,并开启语音识别,接着开启图像数据接收,并进行数据恢复、处理与显示。
识别信号产生后,打开中断,读取识别结果,并发送给智能探测小车。
然后打开下一次识别。
语音可识别状态为:
前进、后退、停车、左转、右转、左、右、加速、减速九个指令。
其中左、右转为持续转圈,左、右为稍作方向变化,而后保持原状态。
3.2智能探测小车
小车初始化后保持原地静止状态,等待接收数据并改变小车状态。
另外,小车实时读取摄像头数据,待一帧接收完毕后,开启无线发送。
发送成功后进行下一次摄像头数据读取。
程序见附录
四、市场预测
由于人体质等因素的限制,要想到达一些危险的地方,人们需要很大的财力物力,因此我们可以用智能探测小车来探测危险未知领域。
比如伤害人体健康的化学气体扩散领域,极其寒冷的地方,军事领域探测等,我们都可以用智能探测小车先进行探测。
因此,该声控智能探测小车具有很大的商业发展空间。
该声控智能探测小车成本低,总共造价不足600元,环境要求低,适用性广。
系统稳定,传输延时小,误报率低等优点,这些保证了本系统能较好的适应市场上的需求,有着很强大的市场潜力。
本系统更是创新性的将语音识别技术、无线传输技术和图像采集与识别技术相融合,充分发掘了各自的优点,使得整个系统在实时性、准确性、可靠性上有着巨大的优势。
五、营销策略
(1)通过一些科技展览,使该产品得到电子业界人士的认可。
印制该声控智能探测小车的优点特点说明,以传单的形式散发,使到达展览会场的人对该产品感兴趣。
凡是观看现场演示的人,我们将免费赠送该产品的说明书。
通过科技展,我们期望获得合作伙伴。
(2)通过广告攻势,让更多的人了解该声控智能小车,初步建立起该产品的知名度与好感度,并且能够在市场中站稳脚跟。
(3)规定一些购置产品的奖励制度。
比如:
一次订购达某批量者,给予相应的价格优惠或是其他奖励。
提供宝贵意见者,我们亦给予一定的回报。
(4)积极开展售后访问。
与购买者积极接触,及时了解使用者对该产品的满意度,并根据客户的相关要求进行一定的修改完善。
通过以上措施,争取打通销售渠道,使该产品熟知与全国各个应用领域,这势必将会取得良好的销售成绩。
六、制造计划
本产品结合了语音识别技术、无线传输技术和图像采集与识别技术,属于高技术领域的生产制造业。
所以在生产制造时,首先要考虑的是产品最终的质量即其成品率,其次才是生产成本。
该产品的制造器件由实验室负责,在生产的初期,先进行小规模的生产流水线。
在中后期的生产制造过程中,逐步引入大规模批量的生产流水线。
若发现成品率严重偏移正态分布,则不仅要在本批次产品中严查质量问题,更应该从制造流程中寻找问题。
在生产制造的过程中,一定要本着品质第一的原则进行生产制造。
七、财务规划
财务规划表包括现金流量表,资产负债表以及损益表。
流动资金是企业的生命线,因此在生产该产品时,对流动资金需要有详细的计划;
损益表反映的是该产品的赢利状况,它是企业在一段时间运作后的经营结果;
资产负债表则反映在某一时刻的企业状况,投资者可以用资产负债表中的数据得到的比率指标来衡量企业的经营状况以及可能的投资回报率。
拟做收益表如下
单位:
万元
第一年
第二年
第三年
第四年
第五年
一.产品销售收入
92.76
225.00
375.00
525.00
675.00
减:
产品销售成本
39.73
65.66
66.00
77.08
87.79
产品销售费用
52.00
120.00
200.00
250.00
300.00
二.产品销售利润
8.27
50.34
108.00
197.92
287.21
管理费用
2.00
28.00
40.00
50.00
60.00
财务费用
1.75
0.00
0.00
三.利润总额
5.28
61.68
177.00
345.84
614.42
所得税
260.99
320.57
四.净利润
614.42
达到正现金流所需时间:
八个月
达到收支平衡所需时间:
十四个月
从收益表可知销售利润率基本保持在45%左右;
收益表显示公司的经济利润在后三年比较高,是因为在预测和报表中使用固定预算,如果考虑弹性预算,销售收入受市场变动的影响,如竞争者加入或产品降价等,则销售利润会比预算数据低。
参考文献:
1.《模拟电子技术》
2.《数字电子技术》
3.《单片机》
4.《STM32》
5.《微机原理》
附录1、语音识别控制平台程序:
#include<
stm32f10x_lib.h>
#include"
sys.h"
usart.h"
delay.h"
timer.h"
xiaoche.h"
wuxian.h"
lcd.h"
Reg_RW.h"
exti.h"
LDChip.h"
wuxian2.h"
shexiangtou.h"
SCCB.h"
u8tmp_receive[33];
u8tmp_send[33];
intmain(void)
{
inti,j;
charshujuyouxiao=1;
Stm32_Clock_Init(9);
//系统时钟设置
delay_init(72);
//延时初始化
LCD_Init();
LD3320_Init();
EXTIX_Init();
LCD_jiemian();
NRF24L01_Init();
NRF24L01_Init2();
delay_ms(10);
while(NRF24L01_Check());
while(NRF24L01_Check2());
TX_Mode();
RX_Mode2();
LD3320_main();
while
(1)
{shujuyouxiao=1;
for(i=0;
i<
37500;
i+=32)
{j=0;
while(NRF24L01_RxPacket2(xiangshu[0]+i)!
=0)//接收到信息
{j++;
if(j>
300)break;
}
300){shujuyouxiao=0;
break;
}
}
if(shujuyouxiao)
shujuchuli();
}
附录2、智能探测小车
//xiaoche
#include"
chaoshengbo.h"
u8yuyinjieshou_buf[33];
u8qitafasong_buf[33];
xiaoche_init();
shexiangtou_init();
chaoshengbo_configurat();
Timer2_Init(7200,200);
//10ms改变一次小车状态
Timer3_Init(71);
Timer4_Init(7200,10000);
RX_Mode();
TX_Mode2();
EXTI->
IMR|=1<
<
0;
//打开场中断
2;
{
dushexiangtou();
while(shujuyouxiao==0);
wuxian2fashong();
IMR&
=0xFFFFFFFC;
href=0;
shujuyouxiao=0;
- 配套讲稿:
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