多功能语音控制小车.doc

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1、多功能语音控制小车文章来源：凌阳大学计划网站作者：凌阳大学计划网站发布时间：2003-10-99:30:31摘要关键词： SPCE061A单片机，语音辨识，光电传感器摘要：　　随着电子业的发展，自动化已不再是一个新鲜的话题，无人驾驶的小汽车也必将进入实用阶段，本系统模拟将来的智能小车。根据开始录制的语音命令来控制启动、停止、返回和语音模，并且能自动避开障碍物，进行前行和倒退。利用光电检测器检测道路上的障碍物，控制电动小汽车行使状态，并自动记录往返距离，在整个行程中如果遇到正前方的障碍物将倒退一段距离后拐弯正向前行。SPCE061A单片机概述S

2、PCE061A是继m’nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。目前有两种封装形式：84引脚的PLCC84封装和80引脚的LQFP80贴片封装。主要性能如下：■16位m’nSP微处理器；■工作电压：VDD为2.4~3.6V(cpu),VDDH为2.4~5.5V(I/O)；■CPU时钟：32768Hz~49.152MHz；■内置2K字SRAM、内置32KFLASH；■可编程音频处理；■32位通用可编程输入/输出端口；■32768Hz实时时钟，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；■2个16位可编程定时器/计数器

3、(可自动预置初始计数值)；■2个10位DAC(数-模转换)输出通道；■7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；■声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能；■系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2mA@3.6V；■14个中断源：定时器A/B，2个外部时钟源输入，时基，键唤醒等； ■具备触键唤醒的功能；■使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；■具备异步、同步串行设备接口；■具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；■内置在线仿真

4、电路接口ICE（In-CircuitEmulator）； ■具有保密能力；■具有WatchDog功能（由具体型号决定） 一、方案设计与论证 　　本系统为典型的实时控制系统，易用单片机控制来实现，这里以凌阳SPCE061A单片机为主控元件，提出两种设计方案。 方案一：　　采用凌阳SPCE061A十六位单片机，对小车的整个行驶过程进行实时监控，完成所有功能需要24个I/O口，由于凌阳SPCE061A单片机提供32个I/O口，一片即可实现所有功能，这为设计过程提供了极大方便。其主要设计思想是：小车上，安装一个霍尔元件利用单片机的IOB3外部中断判别

5、轮胎转数的结果用以计算路程；安装三个检测障碍物的光电检测器和一个碰撞开关，利用IOB4、IOB5、IOB6用扫描的方式来控制拐弯和返回；利用单片机的IOB8-IOB13控制继电器选择小车的正、反向和加、减速行驶；凌阳SPCE061A十六位单片机提供了丰富的时基信源和时基中断，给设计者以大量的选择空间，并给设计者提供精确的时基计数，其加减速通过大功率电阻消耗功率来实现。整体框架如图1，这种方案可以使程序简单，易于控制。 方案二：　　此方案也采用凌阳SPCE061A十六位单片机，与第一种方案不同之处在于利用单片机的IOB8、IOB9产生控制调速的

6、脉宽和控制小车的正、反行驶，用凌阳SPCE061A十六位单片机的TimeA和TimeB很容易实现脉宽调制，这大大加强了用脉宽调制控制加减速的可选性，但对继电器要求较高，这里考虑到大众化设计，采用第一个方案。 二、硬件电路设计2.1　电路方框图及说明　　系统原理框图如图1所示。主控元件采用凌阳SPCE061A单片机，属于凌阳u’nSP™系列产品的一个16位结构的微控制器。在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH），但用在此系统上已经绰绰有余。较高的处理速度使u’nSP™

7、能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此以u’nSP™为核心的SPCE061A微控制器也适用在数字语音识别应用领域。SPCE061A在2.6V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围为0.32MHz~49.152MHz，较高的工作速度使其应用领域更加拓宽。2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间，32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32768Hz实时时钟；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能，这就为本系统的特定人

8、辨识和语音播报打下了基础。 2.2　各部分电路设计2.2.1　光电检测电路电路　　为了确定障碍物，加入障碍物检测的光电传感器，根据小车所处的位置改变行驶状态，所使用