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语音控制小车

前进、倒退、左转、右转

徐权川攀枝花学院电气信息工程学院，攀枝花 617000

文摘本文介绍了凌阳SPCE061A单片机的软件和硬件，以及用凌阳的61板控制小车的行驶状态。根据开始录制的语音命令来控制小车的启动、停止、返回，主要是用语音控制小车的前进、倒退、左转和右转。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。

关键字SPCE061A单片机；语音辨识；光电传感器

1 小车的设计方案与论证

1.1 小车的控制要求及设计方案

1.1.1 小车的控制要求

论文设计的要求是要用语音来控制小车的行驶状态。根据开始语音训练录制的语音命令来控制小车的前进、倒退、左转、右转和停止；在行驶的过程中小车通过光电传感器自动检测障碍物，并且自动避开障碍物绕道行驶。在整过行驶过程中小车自动记录行驶的路程和时间。

1.1.2 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-IOB11控制继电器选择小车的正、反向行驶；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。

图1 系统原理框图

设计方案中我们必须对凌阳SPCE061A单片机知识有所了解，下面就其作简单介绍。

2 SPCE061A的介绍

2.1 SPCEO61A单片机概述

随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称μ’nSP?）。围绕μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列单片机（以下简称μ’nSP?家族）采用的是模块式集成结构，它以μ’nSP?内核为中心集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件，如图2所示。

μ’nSP?内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。μ’nSP?家族有以下特点:

（1）体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展

μ’nSP?家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不

同用户的需求。

图2 μ’nSP?家族的模块式结构

（2）具有较强的中断处理能力

μ’nSP?家族的中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。

（3）高性能价格比

μ’nSP?家族片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。另外，μ’nSP?的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能，使得μ’nSP?家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。（4）功能强、效率高的指令系统

μ’nSP?指令系统的指令格式紧凑，执行迅速,并且其指令结构提供了对高级语言的支持,这可以大大缩短产品的开发时间。

（5）低功耗、低电压。

μ’nSP?家族采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。

另外，μ’nSP?家族的工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。

2.2 SPCE061A的介绍

2.2.1 总述

SPCE061A 是继μ’nSP?系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制

器。与SPCE500A不同的是，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里内嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使μ’nSP?能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以μ’nSP?为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。

2.2.2 性能

(1) 16位μ’nSP微处理器；

(2) 工作电压：VDD为2.4～3.6V(cpu), VDDH为2.4～5.5V(I/O)；

(3) CPU时钟： 32768Hz～49.152MHz ；

(4) 内置2K字SRAM、内置32K FLASH；

(5) 可编程音频处理；

(6) 32位通用可编程输入/输出端口；

(7) 32768Hz实时时钟，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；

(8) 2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；

(9) 2个10位DAC(数-模转换)输出通道；

(10) 7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；

(11) 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；

(12) 系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2μA@3.6V；

(13) 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；

(14) 具备触键唤醒的功能；

(15) 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；

(16) 具备异步、同步串行设备接口；

(17) 具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；

(18) 内置在线仿真电路接口ICE（In- Circuit Emulator）；

(19) 具有保密能力；

(20) 具有WatchDog功能（由具体型号决定）。

2.2.3 结构概览

SPCE061A的结构如图3所示：

2.2.4 SPCE061A单片机硬件结构

从SPCE061A的结构图可以看出SPCE061A的结构比较简单，在芯片内部集成了ICE仿真电路接口、FLASH程序存储器、SRAM数据存储器、通用I/O端口、定时器/计数器、中断控制、CPU时钟、模-数转

换器A/D、DAC输出、通用异步串行输入输出接口、串行输入输出接口、低电压监测/低电压复位等若干部分。各个部分之间存在着直接或间接的联系，将在下面介绍其结构及应用。

图3 SPCE061A的结构

（1）μ’nSP?的内核结构

μ’nSP?的内核结构由总线、算术逻辑运算单元、寄存器组、中断系统及堆栈等部分组成。

算术逻辑运算单元ALU

μ’nSP?的ALU在运算能力上很有特色，它不仅能做16位基本的算术逻辑运算，也能做带移位操作的16位算术逻辑运算，同时还能做用于数字信号处理的16位×16位的乘法运算和内积运算。

① 16位算术逻辑运算

不失一般性，μ’nSP?与大多数CPU类似，提供了基本的算术运算与逻辑操作指令，加、减、比较、取补、异或、或、与、测试、写入、读出等16位算术逻辑运算及数据传送操作。

②带移位操作的16位算术逻辑运算

对图4稍加留意，就会发现μ’nSP?的ALU前面串接有一个移位器SHIFTER，也就是说，操作数在经过ALU的算逻操作前可先进行移位处理，然后再经ALU完成算逻运算操作。移位包括：算术右移、逻辑左移、逻辑右移、循环左移以及循环右移。所以，μ’nSP?的指令系统里专有一组复合式的‘移位算逻操作’指令；此一条指令完成移位和算术逻辑操作两项功能。程序设计者可利用这些复合式的指令，撰写更精简的程序代码，进而增加程序代码密集度(Code Density)。在微控制器应用中，如何增加程序代码密集度是非常重要的议题；提高程序代码密集度意味着：减少程序代码的大小，进而减少ROM或FLASH的需求，以此降低系统成本与增加执行效能。

用户寄存器

SP：堆栈指针

R1-R4：通用寄存器

BP：基指针

SR：段寄存器

NZSG：4个标志位

DS：数据段选择控制位

PC：程序计数器

SHIFTER：移位器

ALU：算术逻辑单元

ADDRGEN：地址编码器

MUX：多路选择开关

图4 μ’nSP?的内核结构

③ 16位×16位的乘法运算和内积运算

除了普通的16位的算逻运算指令外，μ’nSP?的指令系统还提供处理速度较高的16位×16位的乘法运算指令Mul和内积运算指令Muls。二者都可以用于两个有符号数或一个有符号数与一个无符号数的运算。在ISA1.1指令集下，Mul指令只需花费12个时钟周期，Muls指令花费10n+6个时钟周期，其中n为乘积求和的项数。例如：“MR=[R2]*[R1] ,4”表示求4项乘积的和，Muls指令只需花费46（10×4+6=46）个时钟周期。这两条指令为μ’nSP?应用于复杂的数字信号处理运算方面提供了便利的条件。

(2) 寄存器组

μ’nSP?的CPU寄存器组里有8个16位寄存器，可分为通用型寄存器和专用型寄存器两大类别。通用型寄存器包括：R1～R4，作为算术逻辑运算的源及目标寄存器。专用型寄存器包括SP、BP、SR、PC，是与CPU特定用途相关的寄存器。

①通用型寄存器R1～R4

通常可分别用于数据运算或传送的源及目标寄存器。而寄存器R4、R3配对使用还可组成一个32

位的乘法结果寄存器MR；其中R4为结果的高字组，R3为结果的低字组，用于存放乘法运算或内积运算结果。

②堆栈指针寄存器SP

SP是在CPU执行压栈/出栈指令（push/pop）、子程序调用/返回指令（call/retf）以及进入中断服务子程序(ISR，Interrupt Service Routine) 或从ISR返回指令（reti）时自动减少（压栈）或增加（弹栈），以示堆栈指针的移动。堆栈的最大容量范围限制在2K字的RAM内，即地址为0x000000～0x0007FF的存储器范围中。

③基址指针寄存器BP

μ’nSP?提供了一种方便的寻址方式，即变址寻址方式[BP+IM6]；程序设计者可通过它直接存取ROM与RAM中的各种数据，包括：局部变量（Local Variable）、函数参数（Function Parameter）、返回地址（Return Address）等等；这在C语言程序中是特别有用的。BP除了上述用途外，也可作为通用寄存器R5用于数据运算或传送的源及目标寄存器。因此，在本书或程序中，BP与R5是共享的，均代表基址指针寄存器。

④段寄存器SR

有多种功能用途，SR中有代码段选择字段(CS)和数据段选择字段(DS)，它们可分别与其它16位的寄存器合在一起形成22位地址线，用来寻址4M字容量的存储器。（注意： SPCE061A只有32K字闪存，占一页存储空间，所以代码段选择字段(CS)和数据段选择字段(DS) 在SPCE061A不用）。

算逻运算结果的各标志位NZSC亦储存于其中，即SR中间的4位（B6～B9）。CPU在执行条件/无条件短跳转指令（JUMP）时需测试这些标志位以控制程序的流向。这些标志位的内容是：进位标志C

C=0时表示运算过程中无进位或有借位产生，而C=1表示运算过程中有进位或无借位产生。在无符号数运算中，16位数可以表示的数值范围是0x0000～0xFFFF，即0～65535。如果运算结果大于65535(0xFFFF)，则标志位C被置1。请注意：标识位C一般用于无符号数运算的进、借位判断。

零标志Z

Z=0时表示运算结果不为0，Z=1时表运算结果为0。

负标志N

标志位N是用来判断运算结果的最高位（B15）为0还是为1。B15=0则N=0； B15=1则N=1。

符号标志S

S=0时表示运算结果不为负，S=1时则表示运算结果（在二进制补码的规则下）为负。对于有符号数运算，16位数所表示的数值范围是为0x8000～0x7FFF，即-32768～32767。若运算结果小于零，则标志位S置1。有符号数运算的运算结果可能会大于0x7FFF或小于0x8000。比如：

0x7FFF+0x7FFF=0xFFFE（65534），运算结果为正（S=0），且无进位（C=0）发生；在此情况下，标志位N被置1（因为最高有效位为1）。若标志位N和S不同，则说明有溢出发生，即：S=0，N=1或S=1，N=0。例如当为有符号数时,可判断正负。而JVC(N==S)，JVS(N!=S)则可用来判断overflow。请注意：N,S的组合用于有符号数溢出的判断。

这里，需特别提醒注意：在运算操作过程中，若目标寄存器是PC，则所有标志位均不会受到影

响。

总结：

[1] 由于补码可以把有符号数与无符号数的运算统一起来，所以对于同一条加法或减法指令，既可以认为是有符号数运算又可以认为是无符号数运算，只是观察的角度、判断的标准不同而已。

[2] 标识位C一般用于无符号数运算的进、借位判断。

[3] N,S的组合用于有符号数溢出的判断。

[4] 有符号数的范围为-32768～32767，无符号数的范围为0～65535。若为有符号数，运算前数的正负应通过标识位‘N’判断；运算后结果的正负应通过标识位‘S’判断。

⑤程序计数器PC（Program Counter）

它的作用与所有微控制器中的PC作用均相同，是作为程序的地址指针来控制程序走向的专用寄存器。CPU每执行完当前指令，都会将PC值累加当前指令所要占据的字节数或字数，以指向下一条指令的地址。在μ’nSP?里，16位的PC通常与SR寄存器的CS选择字段共同组成22位的程序代码地址。

⑥数据总线和地址总线

μ’nSP?是16位单片机，它具有16位数据线和22位地址线。由此决定其基本数据类型是16位的“word”型，而不是8位的“Byte”型；因而每次存储器都是按“word”操作的，22位地址线最多可寻访4M字的存储容量。地址线中的高6位A16～A21来自段寄存器SR中的6位代码段（CS： Code Segment）和6位数据段（DS： Data Segment）选择字段，低16位A0～A15则来自内部寄存器。通常，地址线的高6位称为存储器地址的页选，简称页码（Page）；而低16位则称为存储器地址的偏移量（Offset）。μ’nSP?通过对段（Segment）的编码来实现存储器页的检索，即是说‘Segment’的含义与‘Page’的含义是等同的。因而，通过Segment与Offset的配合即可产生22位地址线。（注意：SPCE061A只有32K字闪存FLASH，仅占一页存储空间，所以代码段选择字段(CS)和数据段选择字段(DS) 在SPCE061A不用）

(3) SPCE061A片内存储器结构

SPCE061A的片内存储器地址映射如图5所示。单片机的存储器有2K字的SRAM（包括堆栈区）和32K字闪存（FLASH）。

图5 SPCE061内存映射表 ① RAM

SPCE061A 有2K 字的SRAM(包括堆栈区)，其地址范围从0x0000到0x07FF 。前64个字，即0x0000～0x003F 地址范围内可采用6位地址直接地址寻址方法，寻访速度为2个CPU 时钟周期；其余0x0040～0x07FF 地址范围内存储器的寻访速度则为3个CPU 时钟周期。 ② 堆栈

堆栈是在内存RAM 区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式如图6，主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回。堆栈的最大容量范围限制在2K 字RAM 内，即其地址范围从0X07FF 到0X0000的存储器范围中。值得注意的是堆栈的生长方向，SPCE061A 系统复位后，SP 初始化为0x07FF,每执行PUSH 指令一次，SP 指针减一。

图6 堆栈

③ 闪存Flash

SPCE061A 是一个用闪存替代掩膜ROM 的MTP(多次编程)芯片，具有32K 字(32K*16bit)闪存容量。用户可用闪存来存储用户程序。为了安全起见，不对用户开放整体擦除功能。

用户必须通过向P_Flash_Ctrl (写) ($7555H)单元写入0xAAAA ，来激活闪存的存取功能，从而访问闪存。然后，向P_Flash_Ctrl (写) ($7555H)单元写入0x5511，来擦除页的内容。写入0x5533，对闪存编程。这些指令不能被任何其他的操作包括中断、ICE 的单步跟踪动作打断。这是因为闪存控制器必须保证闪存处于编程状态。如果一些其它的进程插入到当前的执行队列里，闪存的状态将发生改变，擦除页和编程的操作不能再继续进行。

此外，为保证程序的正确编写，用户必须在编程之前擦除页的内容。页大小为0x100。第一页地址范围：0x8000～0x80FF ，最后一页的地址范围：0xFF00～0xFFFF 。0xFC00～0xFFFF 范围内的地址由系统保留，用户最好不要用本范围内的地址。

32K 字的内嵌式闪存被划分为128个页(每个页存储容量为256个字)，它们在CPU 正常运行状态下均可通过程序擦除或写入。全部32K 字闪存均可在ICE 工作方式下被编程写入或被擦除。 2.2.5 SPCE061A 输入/输出接口

输入/输出接口（也可简称为I/O 口）是单片机与外设交换信息的通道。输入端口负责从外界接收检测信号、键盘信号等各种开关量信号。输出端口负责向外界输送由内部电路产生的处理结果、

显示信息、控制命令、驱动信号等。μ’nSP?内有并行和串行两种方式的I/O口。并行口线路成本较高，但是传输速率也很高；与并行口相比，串行口的传输速率较低但可以节省大量的线路成本。SPCE061A有两个16位通用的并行I/O口：A口和B口。这两个口的每一位都可通过编程单独定义成输入或输出口。

A口的IOA0～IOA7用作输入口时具有唤醒功能，即具有输入电平变化引起CPU中断功能。在那些用电池供电、追求低能耗的应用场合，可以应用CPU的睡眠模式（通过软件设置）以降低功耗，需要时以按键来唤醒CPU，使其进入工作状态。例如：手持遥控器、电子字典、PDA、计算器、移动电话等。

I/O 端口结构

SPCE061A提供了位控制结构的I/O端口，每一位都可以被单独定义用于输入或输出数据。通常，对某一位的设定包括以下3个基本项：数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction。3个端口内每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，用来定义相应I/O口位的输入输出状态和方式。例如，假设需要IOA0是下拉输入管脚，则相应的Data、Attribution和Direction的值均被置为“0”。如果需要IOA1是带唤醒功能的悬浮式输入管脚，则Data、Attribution和Direction 的值被置为“010”。与其它的单片机相比，除了每个I/O端口可以单独定义其状态外，每个对应状态下的I/O端口性质电路都是内置的，在实际的电路中不需要再次外接。例：设端口A口为带下拉电阻的输入口，在连接硬件时无需在片外接下拉电路。

A口和B口的Data、Attribution和Direction的设定值均在不同的寄存器里，用户在进行I/O口设置时要特别注意这一点。I/O端口的组合控制设置如表1所示：

表1 I/O端口的组合控制设置

注：

*：口位默认为带下拉电阻的输入管脚；

**：只有当IOA[7～0]内为的控制字为000，001和010时，相应为在具有唤醒的功能；

***：此种悬浮输入作为ADC IOA[6～0]。

图7 I/O结构图

P_IOA_Data(读/写)(7000H)

A口的数据单元，用于向A口写入或从A口读出数据。当A口处于输入状态时，读出是读A口管脚电平状态；写入是将数据写入A口的数据寄存器。当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。

P_IOA_Buffer (读/写) (7001H)

A口的数据向量单元，用于向数据向量寄存器写入或从该寄存器读出数据。当A口处于输入状态时，写入是将A口的数据向量写入A口的数据寄存器；读出则是从A口数据寄存器内读其数值。当A口处于输出状态时，写入输出数据到A口的数据寄存器。

对输出而言,P_IOA_Data与P_IOA_Buffer是一样的.但对输入而言，P_IOA_Data读的是IO的值，P_IOA_Buffer读的是buffer内的值。假设IOA[0]作为输出，并去接LED阳极(LED阴极接地)。若

P_IOA_Data的IOA[0]为1。在某些需要较大驱动能力的LED而言,LED会亮，但IOA[0]会被拉到一个很低的值。此时从P_IOA_Data读回为0，但P_IOA_Buffer则为1。至于读回的意义是做什么，是方便做其它的IO运算。

P_IOA_Dir(读/写)(7002H)

A口的方向向量单元，用于用来设置A口是输入还是输出，该方向控制向量寄存器可以写入或从该寄存器内读出方向控制向量。Dir位决定了口位的输入/输出方向：即‘0’为输入，‘1’为输出。P_IOA_Attrib(读/写)(7003H)

A口的属性向量单元，用于A口属性向量的设置。

P_IOA_Latch(读)(7004H)

读该单元以锁存A口上的输入数据，用于进入睡眠状态前的触键唤醒功能的启动。

并行I/O口的组合控制

方向向量_Dir、属性向量_Attrib和数据向量_Data分别代表三个控制口。这三个口中每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，来定义相应I/O口位的输入/输出状态和方式。

表1具体表示了如何通过对I/O口位的方向向量位_Dir、属性向量位_Attrib以及数据向量位

_Data进行编程，来设定口位的输入/输出状态和方式。

由表1可以得出以下一些结论：

_Dir位决定了口位的输入/输出方向：即‘0’为输入，‘1’为输出。

_Attrib位决定了在口位的输入状态下是为悬浮式输入还是非悬浮式输入：即‘0’为带上拉或下拉电阻式输入，而‘1’则为悬浮式输入。在口位的输出状态下则决定其输出是反相的还是同相的；‘0’为反相输出，‘1’则为同相输出。

_Data位在口位的输入状态下被写入时，与_Attrib位组合在一起形成输入方式的控制字‘00’、‘01’、‘10’、‘11’，以决定输入口是带唤醒功能的上拉电阻式、下拉电阻式或悬浮式以及不带唤醒功能的悬浮式输入。_Data位在口位的输出状态下被写入的是输出数据，不过，数据是经过反相器输出还是经过同相缓存器输出要由_Attrib位来决定。

例如，假设要把A口的B0定义成下拉电阻式的输入口，则A口_Dir、_Attrib和_Data向量的三个相应的B0应组合设为‘000’。如果想把A口的B1定义成悬浮式并具有唤醒功能的输入口，只需将_Dir、_Attrib和_Data向量中相应的B1组合设置为‘010’即可。

A口的IOA0～IOA7作为唤醒源，常用于键盘输入。要激活IOA0～IOA7的唤醒功能，必须读

P_IOA_Latch单元，以此来锁存IOA0～IOA7管脚上的键状态。随后，系统才可通过指令进入低功耗的睡眠状态。当有键按下时，IOA0～IOA7的输入状态将不同于其在进入睡眠前被锁存时的状态，从而引起系统的唤醒。

P_IOB_Data(读/写)(7005H)

B口的数据单元，用于向B口写入或从B口读出数据。当B口处于输入状态时，读出是读B口管脚电平状态；写入是将数据写入B口的数据寄存器。当B口处于输出状态时，写入输出数据到B口的数据寄存器。

P_IOB_Buffer(读/写)(7006H)

B口的数据向量单元，用于向数据寄存器写入或从该寄存器内读出数据。当B口处于输入状态时，写入是将数据写入B口的数据寄存器；读出则是从B口数据寄存器里读其数值。当B口处于输出状态时，写入数据到B口的数据寄存器。

P_IOB_Dir(读/写)(7007H)

B口的方向向量单元，用于设置IOB口的状态。‘0’为输入，‘1’为输出。

P_IOB_Attrib(读/写)(7008H)

B口的属性向量单元，用于设置IOB口的属性。

P_FeedBack(写)(7009H)

B口工作方式的控制单元，用于控制B口的IOB2 (IOB3)和IOB4 (IOB5)用作普通I/O口，或作为

特殊功能口。其特殊功能包括两个部分：①单个IOB2或IOB3口可设置为外部中断的输入口。②设置P_FeedBack单元，再将IOB2(IOB3)和IOB4(IOB5)之间连接一个电阻和电容形成反馈电路以产生振荡信号，此信号可作为外部中断源输入EXT1或EXT2。当然此时所得到的中断频率与RC振荡器的频率是一致的。由于该频率较高，所以通常情况下都是通过(1)获得外部中断信号。此特殊功能仅运用于：当外部电路需要用到一定频率的振荡信号时，可以在IOB2(IOB3)端获得。

IOB8和IOB10的控制向量由TAON、TXPinEn设置

IOB8和IOB10的应用由控制向量TAON和TXPinEn来控制。

2.2.6 IO端口设置的C库函数

SPCE061.lib中提供了相应的API函数如下所示：

函数原型

void Set_IOA_Dir(unsigned int);

void Set_IOB_Dir(unsigned int);

功能说明设置IO Dircetion信息

用法 Set_IOA_Dir(Direction_A);

Set_IOB_Dir(Direction_B);

参数 1代表输出，0代表输入

返回值无

函数原型

unsigned int Get_IOA_Dir(void);

unsigned int Get_IOB_Dir(void);

功能说明获取IO Dircetion信息

用法 Direction_A ＝Get_IOA_Dir();

Direction_B ＝Get_IOB_Dir();

参数无

返回值 1代表输出，0代表输入

函数原型

void Set_IOA_Attrib(unsigned int);

void Set_IOB_Attrib(unsigned int);

功能说明设置IO Attribution信息

用法 Set_IOA_Attrib (Attribution_A);

Set_IOA_Attrib (Attribution_B);

参数

返回值无

函数原型

unsigned int Get_IOA_Attrib(void);

unsigned int Get_IOB_Attrib(void);

功能说明获取IO Attribution信息

用法 Attribution_A ＝Set_IOA_Attrib ();

Attribution_B ＝Set_IOA_Attrib ();

参数无

返回值

函数原型

void Set_IOA_Data(unsigned int);

void Set_IOB_Data(unsigned int);

功能说明设置IO Data信息

用法 Set_IOA_Data(Data_A);

Set_IOB_Data(Data_B);

参数 1代表高电平，0代表低电平

返回值无

函数原型

unsigned int Get_IOA_Data(void);

unsigned int Get_IOB_Data(void);

功能说明获取IO Data信息

用法 Data_A ＝Set_IOA_Data();

Data_B ＝Set_IOB_Data();

参数无

返回值 1代表高电平，0代表低电平

函数原型

void Set_IOA_Buffer(unsigned int);

void Set_IOB_Buffer(unsigned int);

功能说明设置IO Buffer信息

用法 Set_IOA_Buffer(Buffer_A);

Set_IOB_Buffer(Buffer_B);

参数 1代表高电平，0代表低电平

返回值无

函数原型

unsigned int Get_IOA_Buffer(void);

unsigned int Get_IOB_Buffer(void);

功能说明获取IO Buffer信息

用法 Buffer_A ＝Set_IOA_Buffer();

Buffer_B ＝Set_IOB_Buffer();

参数无

返回值 1代表高电平，0代表低电平

函数原型

void Get_IOA_Latch(void);

功能说明读P_IOA_Latch单元，以此来锁存IOA0~IOA7管脚上的键状态

用法 Get_IOA_Latch();

参数无

返回值无

另：

sp_lib.asm中定义了两个很有用的IO API，在C中可以调用。它们是SP_Init_IOA()，SP_Init_IOB()。

函数原型

void SP_Init_IOA(unsigned int, unsigned int, unsigned int);

void SP_Init_IOB(unsigned int, unsigned int, unsigned int);

功能说明同时设置IO Dircetion、Attribution和Data信息

用法 SP_Init_IOA(Direction_A, Data_A, Attribution_A);

SP_Init_IOB(Direction_B, Data_B, Attribution_B);

参数无

返回值无

3 硬件电路设计

3.1 电路设计基本知识

(1) 二极管：英文是diode。二极管的正、负二个端子(如图8)；正端A称为阳极,负端K 称为阴极。电流只能从阳极向阴极方向移动。一些初学者容易产生这样一种错误认识：“半导体的一‘半’是一半的‘半’；面二极管也是只有一‘半’电流流动(这是错误的)，所有二极管就是半导体”。其实二极管与半导体是完全不同的东西。我们只能说二极管是由半导体组成的器件。半导体无论那个方向都能流动电流。

图8 二极管电子流动图

(2) 三极管：三极管在电子电路中组成震荡电路、放大电路。

①已知型号和管脚排列的三极管，可按下述方法来判断其性能好坏

(a) 测量极间电阻。将万用表置于R×100或R×1k挡，按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。其中，发射结和集电结的正向电阻值比较低，其他四种接法测得的电阻值都很高，约为几百千欧至无穷大。但不管是低阻还是高阻，硅材料三极管的极间电阻要比锗材料三极管的极间电阻大得多。

(b) 三极管的穿透电流ICEO的数值近似等于管子的倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积。ICBO 随着环境温度的升高而增长很快，ICBO的增加必然造成ICEO的增大。而ICEO的增大将直接影响管子工作的稳定性，所以在使用中应尽量选用ICEO小的管子。

通过用万用表电阻直接测量三极管e－c极之间的电阻方法，可间接估计ICEO的大小，具体方法如下：

万用表电阻的量程一般选用R×100或R×1k挡，对于PNP管，黑表管接e极，红表笔接c极，对于NPN型三极管，黑表笔接c极，红表笔接e极。要求测得的电阻越大越好。e－c间的阻值越大，说明管子的ICEO越小；反之，所测阻值越小，说明被测管的ICEO越大。一般说来，中、小功率硅管、锗材料低频管，其阻值应分别在几百千欧、几十千欧及十几千欧以上，如果阻值很小或测试时万用表指针来回晃动，则表明ICEO很大，管子的性能不稳定。

方便地测量三极管的放大倍数。先将万用表功能开关拨至挡，量程开关拨到ADJ位置，把红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使万用表指针指示为零，然后将量程开关拨到hFE位置，并使两短接的表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可从hFE刻度线上读出管子的放大倍数。

另外：有此型号的中、小功率三极管，生产厂家直接在其管壳顶部标示出不同色点来表明管子的放大倍数β值，其颜色和β值的对应关系如表所示，但要注意，各厂家所用色标并不一定完全相同。

②检测判别电极

(a)判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。

(b)判定集电极c和发射极e。(以PNP为例)将万用表置于R×100或R×1k挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。

③判别高频管与低频管

高频管的截止频率大于3MHz，而低频管的截止频率则小于3MHz，一般情况下，二者是不能互换的。

④在路电压检测判断法

在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上，由于元件的安装密度大，拆卸比较麻烦，所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡，去测量被测三极管各引脚的电压值，来推断其工作是否正常，进而判断其好坏。

3.2 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.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辨识和语音播报打下了基础。

3.3 各部分电路设计

3.3.1 电机的选择

市场上的电机种类很多，有各自的优缺点。电机类别如表2：

表2 电机种类

小车控制分为：前进、倒退、左转、右转和停止。如果考虑用单向电机来控制，将不能使电机进行反方向转动，也就不能实现自动左转、右转。再考虑到经济，实惠，决定用直流伺服电动机。

3.3.2 光电检测电路的设计

传感器：在当今信息化时代发展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件－传感器，已经成为各个应用领域，特别是自动检测、自动控制系统中不可缺少的重要技术工具。

传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制（包括遥感、遥测、遥控）的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质基础与技术基础。(1) 传感器的定义

传感器（Transducer 或sensor）有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器。主要特征是能感知和检测某一形态的信息，并将其转换成另一形态信息。因此传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。

传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或机理按照一定的工艺和结构研制出来

的。因此，传感器的主成的细节有较大差异，但是，总的来说，传感器应由敏感元件、转换元件和其他辅助部件主成，如图9所示。敏感元件是指传感器中能直接感受（或响应）与检出被测对象的待测信息（非电量）的部分，转换元件是指传感器中能将错误的、链接无效的信息直接转换成电信号的部分。

图9 传感器组成

(2) 传感器分类

传感器是一门知识密集型技术，传感器的原理各种各样，它与许多学科有关，种类繁多，分类方法也很多，目前广泛采用的分类方法有如下几种。①按照传感器的工作原理，可分为物理型、化学型、生物型等。②按构成原理，可分为结构型和物性型传感器两大类，结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括力场的运动定律，电磁场的电磁定律等，这类传感器的特点是传感器的性能与它的结构材料没有多大关系，如差动变压器。物性型传感器是利用物质定律构成的，如欧姆定律等，物性型传感器的性能随材料的不同而异，如光电管、半导体传感器等。③按传感器的能量转换情况，可分为能量控制传感器和能量转换传感器。能量控制传感器在信息变换过程中，其能量需外电源供给，如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器；能量转换型传感器主要是由能量变换元件构成，它不需要外电源，如基于压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应等原理构成的传感器属于此类传感器。④按照物理原理分类，可分为电参量式传感器（电阻式、电感式、电容式）、磁电传感器（磁电感应式、霍尔式、磁栅式）、压电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、波式传感器（超声波式、微波式）、射线式传感器、半导体传感器、其他原理的传感器（振弦式、振筒式传感器）。⑤按照传感器的使用方法分类，可分为位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器等。

(3) 光电传感器及应用

光电检测器是以光电器件为检测元件的传感器，它先将被测非电量转换成光量的变化，然后通过充电器件将相应的光量转换成电量。它是一种将光量的变化转换为电量变化的传感器。它的物理基础就是光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应。

光电检测器的工作原理：当外加电压一定时，电流的大小和入射光的强度成正比例，这样光电检测器能把强弱变换的光转换成强弱变换的电流。在本系统中，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，所使用的光电传感器为市场上普通的光电传感器，在没检测到障碍物时Uo输出为低电平，在检测到障碍物时Uo将与传感器内部电路断开，因而加一个上拉电阻，此时将输出高电平。如图10所示。在检测障碍物的过程中采用查询方式（即随着小车的运行轨迹，光电传感器便检测小车前方有无障碍物，直到检测到障碍物时就发出指令，使小车避开障碍物，随后继续检测直到小车停止）。

图10 光电检测电路

在小车的左、中、右各自安装一个光电检测器，当发现有障碍物时，输出高电平，控制小车进行转向而绕开障碍物，具体控制流程图可以用下图11来描述：

图11 光电检测流程图

(4) 光电传感器的控制

光电传感器是安装在小车的左、中、右边的，为了控制容易实现，将它们分别接在IOB04、IOB05、

IOB06上，由于传感器在此使用相当于小车的眼睛，遇到障碍物输出高电平返回到控制电路上，由控制程序作出相应的命令，让小车避开障碍物能正确的行驶。可定义小车在传感器返回相应信号对应作出的命令及端口号如下表3所示：

表3 检测障碍及执行的命令

以上的定义将用于程序中，对应的控制状态也将由传感器返回的组合状态，具体程序控制部分见后面。

3.3.3 继电器驱动电路的设计

由于单片机I/O 口提供的电流太小，不能直接驱动继电器工作。在这里采用8050NPN 管来提供一个开关电压，实现I/O 口对继电器的驱动；用IN4007去掉继电器断开时线圈产生的反向电流，保护8050NPN 管不被损坏。继电器驱动电路如图12。

图12 继电器驱动电路

3.3.4 行驶状态控制的电路的设计

如图13所示为行使状态控制电路，整个小车的行驶状态由两个电机MOTOR A 和MOTOR B 来控制；MOTOR A 控制小车的左边两个轮子，MOTOR B 控制小车右边两个轮子。具体控制如表4

基于单片机的语音控制小车的开题报告_共4页

一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值随着现代生活水平的不断提高，人们对智能化产品有着巨大的需求，语音智能控制作为简单快捷方便的操作方式得到越来越广泛人们的认可，例如手机智能语音拨号功能，就是很好的例子。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, 未来驾驶汽车, 不再是只能依靠手动，语音等方式也有可能成为未来汽车的辅助驾驶途径之一。当前电子设计系统已进人了片上系统时代, 语音识别与处理技术在信息技术的人机接口中得到了普遍关注。语音识别的音控小车作为典型应用之一，简单地诠释了人机一体化的设计思想。其设计理念缩短了人机界面的距离，增强了互动性和智能性，同时使得将信息技术和控制技术引入到车辆的操纵控制中,形成机器智能,使驾驶员的感知、决策和执行能力扩展成为可能。二、本课题在国内外的研究现状 Bill Gates 在世界计算机博览会(COMDEX)主题演讲会上描绘IT事业的发展宏图时，率先指出：下一代操作系统和应用程序的用户界面将是语音识别。工业界应对语音识别领域的重大突破做好充分准备，因为那将是一场席卷全球的另一次热潮。据统计部门的数据，至2006年中国汽车保有量已达3500万辆（其中轿车占80%，约2500万辆）,每年仍以30%的速度递增。我国成为了继美国之后的第二大汽车生产和消费大国。汽车行业的迅猛发展也带动了相关配套、服务业的发展。而将功能强大的智能车载信息系统——车载电脑加载到汽车上已经成为欧美、日本等地汽车市场的首选新装备。我国语音智能控汽车产业有着巨大的发展前景。车载电脑给汽车带来了一场信息化的革命，让每辆汽车构建成一个完美的车载信息与娱乐系统终端，包括车载通讯系统、导航系统、数字娱乐系统以及辅助驾驶系统。车载通讯与导航系统主要指GPRS和GPS，让你“轻车熟路”，而且轻松打电话。三、课题研究的内容及拟采取的方法我研究的课题题目是实现语音对小车的智能控制，按照其功能的实现可以划分如下模块：语音输入模块、主控模块（SPCE061A）、电机驱动模块、语音输出模块、电源模块。语音输入模块实现语音的输入，讲录入的语音作为数据源。主控模块实现对语音的分辨、识别、与存储单元中的指令匹配，发出控制命令。电机模块通过主控模块的控制，对电机发出控制命令。语音输出模块控制发出控制命令相对应的语音。电源模块控制电源的连通。首先对存储器初始化，之后进行录音初始化，进入录音循环中，定时器中断程序控制采样频率，并按时间间隔将采样值送入语音样本队列，录音循环从语音样本队列中获取数据并进行编码，将编码后的数据送入存储器，成为语音资源。在训练过程中，系统调用了语音播放子程序，需要进行播放初始化，进入播放循环中，从语音资源中获取数据，解码，填入播放队列中，定时器中断程序从播放队列中取出数据送到D /A 转换器中，将语音信号送到扬声器中，使得整个训练过程在语音提示下从容进行。四、课题研究中的主要难点以及解决的方法 1）如何实现对SPCE061A的无线语音接入? SPCE061A 内置MIC 放大电路和AGC 电路, 可很方便地接上MIC 使用。但考虑到小车在运动到距离用户较远的地方时, 无法接收到用户的语音命令, 而

基于单片机技术的语音控制小车设计

基于单片机技术的语音控制小车设计基于单片机技术的语音控制小车设计 1 基于单片机技术的语音控制小车设计 1、引言语音处理技术是一门新兴的技术，它不仅包括语音的录制和播放，还涉及语音的压缩编码和解码，语音的识别等各种处理技术。以往做这方面的设计，一般有两个途径:一种方案是单片机扩展设计，另一种就是借助于专门的语音处理芯片。普通的单片机往往不能实现这么复杂的过程和算法，即使勉强实现也要加很多的外围器件。专门的语音处理芯片也比较多，如ISD 系列、PM50 系列等，但是专门的语音处理芯片功能比较单一，想在语音之外的其他方面应用基本是不可能的。 SPCE061A 是一款 16 位μ'nSP结构的微控制器。该芯片带有硬件乘法器，能够实现乘法运算、内积运算等复杂的运算。它不仅运算能力强，而且处理速度快，单周期最高可以达到 49MHz。

SPCE061A 内嵌 32K 字的 FLASH 程序存储器以及 2K 的SRAM。同时该 SOC 芯片具有 ADC 和 DAC 功能，其 MIC_ADC 通道带有AGC自动增益环节，能够很轻松的将语音信号采集到芯片内部，两路 10 位的电流输出型DAC，只要外接一个功放就可以完成声音的播放。以上介绍的这些硬件资源使得该SPCE061A 能够单芯片实现语音处理功能。借助于 SPCE061A 的语音特色，“基于单片机技术的语音控制小车设计”实现了对小车前进、后退、左转、右转、停车等语音控制功能. 2、语音控制小车设计要求 2.1 功能要求: 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.在超出语音控制范围时能够自动停车。 2.2 参数说明车体:双电机两轮驱动供电:电池(四节AA:1.2V×4 或 1.5V×4) 工作电压:DC 4V~6V 工作电流:运动时约 200mA 3. SPCE061A特性简介 SPCE061A是一款性价比很高的十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放，该芯片拥有8路10位精度的 ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10位精度的DAC，只需要外接功放(SPY0030A)即可完成语音的播放。该单片机具有一套易学易用的指令系统和集成开发环境，在此环境中，它支持标准 C 语言编程，也支持

语音控制小车使用说明资料

语音控制小车用户说明书

目录一、语音控制小车概述 (3) 1.1 功能简介 (3) 1.2 参数说明 (3) 1.3 注意事项 (3) 二、小车实物 (4) 2.1 车体结构 (4) 2.2 小车实物图 (4) 2.3 动力电机驱动电路 (5) 2.4 方向电机控制电路 (6) 2.5 语音识别原理简介 (6) 三、软件流程 (7) 3.1 主程序流程图 (7) 四、如何使用 (9) 4.1 连接硬件 (9) 5.2 代码下载 (9) 5.3 训练小车 (9) 5.4 声控小车 (10) 5.5 重新训练 (11)

一、语音控制小车概述 1.1 功能简介语音控制小车综合应用了SPCE061A的众多资源，打破了传统教学中单片机学习枯燥和低效的现状。小车采用语音识别技术，可通过语音命令对其行驶状态进行控制。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）在超出语音控制范围时能够自动停车。 1.2 参数说明车体：双电机四轮驱动供电：电池（四节AA：1.5V×4）工作电压：DC 4V~6V 工作电流：运动时约200mA 1.3 注意事项 1）安装电池一定要注意电池的正负极性，切勿装反； 2）长期不用请将电池从电池盒中取出； 3）由于语音信号的不确定性，语音识别的过程会出现一定的误差和不准确性； 4）由于小车行动比较灵活，速度比较快，在使用时一定要注意保持场地足够大，且保证不会对周围的物体造成伤害； 5）不要让小车长时间运行在堵转状态（堵转状态：由于小车所受阻力过大，造成小车电机加电但并不转动的现象），这样会造成很大的堵转电流，有可能会损坏小车的控制电路。

基于语音识别的智能小车设计-毕设论文

基于语音识别的智能小车摘要随着计算机技术、模式识别和信号处理技术及声学技术等的发展，使得能满足各种需要的语音识别系统的实现成为可能。近二三十年来，语音识别在计算机、信息处理、通信与电子系统、自动控制等领域中有着越来越广泛的应用。本设计是语音识别在控制领域的一个很好实现，它将原本需要手工操作的工作用语音来方便地完成。语音识别按说话人的讲话方式可分为孤立词(Isolated Word)识别、连接词(Connected Word)识别和连续语音(Continuous Speech)识别。从识别对象的类型来看，语音识别可以分为特定人(Speaker Dependent)语音识别和非特定人(Speaker Independent)语音识别。本设计采用的识别类型是特定人孤立词语音识别。本系统分上位机和下位机两大方面。上位机利用PC上MATLAB强大的数学计算能力，进行语音输入、端点监测、特征参数提取、匹配、串口控制等工作，根据识别到的不同语音通过PC串口向下位机发送不同的指令。下位机是单片机控制的一个小车，单片机收到上位机传来的指令后，根据不同的指令控制小车完成不同的动作。该设计对语音识别的现有算法进行了验证和实现，并对端点检测和匹配算法进行了些许改进。本设计达到了预期目标,实现了所期望的功能效果。关键词：MATLAB，语音识别，端点检测，LPC，单片机，电机控制

SMART CAR GASED SPEECH RECOGNITION ABSTRACT With the development of computer technology,pattern recognition,signal processing technology and acoustic technology etc, the speech recognition system that can meet the various needs of people is more possible to achieve.The past three decades, the voice recognition in the field of computer, information processing, communications and electronic systems, automatic control has increasingly wide range of applications. Speech recognition by the speaker's speech can be divided into isolated word (Isolated Word) identification, conjunctions (Connected Word) and continuous speech recognition (Continuous Speech) identification. Identifying the type of object from the point of view, the voice recognition can be divided into a specific person (Speaker Dependent) speech recognition and non-specific (Speaker Independent) speech recognition. This design uses the identification type is a specific person isolated word speech recognition. This design is of a good implementation of speech recognition in the control field, it does the work that would otherwise require manual operation by the voice of people easily.This system includes two major aspects:the host system and the slave system. The host system use the MATLAB on the computer which has powerful mathematical computing ability to do the work of voice input, endpoint monitoring, feature extraction, matching, identification and serial control,then it send different commands through the PC serial port to slave system according different recognised voice. The slave system is a car controlled by a single-chip micro-controller.It controls the car do different actions according different instructions received.

基于单片机技术的语音控制小车设计

1、引言语音处理技术是一门新兴的技术，它不仅包括语音的录制和播放，还涉及语音的压缩编码和解码，语音的识别等各种处理技术。以往做这方面的设计，一般有两个途径：一种方案是单片机扩展设计，另一种就是借助于专门的语音处理芯片。普通的单片机往往不能实现这么复杂的过程和算法，即使勉强实现也要加很多的外围器件。专门的语音处理芯片也比较多，如ISD 系列、PM50 系列等，但是专门的语音处理芯片功能比较单一，想在语音之外的其他方面应用基本是不可能的。 SPCE061A 是一款 16 位μ'nSP结构的微控制器。该芯片带有硬件乘法器，能够实现乘法运算、内积运算等复杂的运算。它不仅运算能力强，而且处理速度快，单周期最高可以达到 49MHz。 SPCE061A 内嵌 32K 字的 FLASH 程序存储器以及 2K 的SRAM。同时该 SOC 芯片具有 ADC 和DAC 功能，其 MIC_ADC 通道带有AGC自动增益环节，能够很轻松的将语音信号采集到芯片内部，两路 10 位的电流输出型DAC，只要外接一个功放就可以完成声音的播放。以上介绍的这些硬件资源使得该SPCE061A 能够单芯片实现语音处理功能。借助于 SPCE061A 的语音特色，“基于单片机技术的语音控制小车设计”实现了对小车前进、后退、左转、右转、停车等语音控制功能. 2、语音控制小车设计要求 2.1 功能要求： 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.在超出语音控制范围时能够自动停车。 2.2 参数说明车体：双电机两轮驱动供电：电池（四节 AA：1.2V×4 或 1.5V×4）工作电压：DC 4V~6V 工作电流：运动时约 200mA 3.SPCE061A特性简介 SPCE061A是一款性价比很高的十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放，该芯片拥有8路10位精度的 ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10位精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放。该单片机具有一套易学易用的指令系统和集成开发环境，在此环境中，它支持标准 C 语言编程，也支持 C 语言与汇编语言的互相调用。另外还提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就可以很容易的完成语音的录放、识别等功能，这些都为软件开发提供了方便的条件。 SPCE061A特性： 16位μ’nSP微处理器；工作电压：内核工作电压VDD为 3.0V~3.6V(CPU)，I/O口工作电压VDDH为VDD~5.5V(I/O)； CPU时钟：0.32MHz~49.152MHz；内置2K 字 SRAM；

语音控制小车实验报告

语音控制小车实验报告专业：学号：姓名： 2014年01月12日

一、实验目的语音控制小车以SPCE061A单片机为核心，采用语音识别技术，可通过语音命令对其行驶状态进行控制。本次实验的主要目的： 1．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．在行走过程中声控改变小车运动状态； 4．在超出语音控制范围时使小车停车。二、实验内容 1、SPCE061A简介 SPCE061A是一款性价比很高的十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10位精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放。该单片机具有一套易学易用的指令系统和集成开发环境，在此环境中，它支持标准 C 语言编程，也支持 C 语言与汇编语言的互相调用。另外还提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就可以很容易的完成语音的录放、识别等功能，这些都为软件开发提供了方便的条件。 SPCE061A特性： 16位μ’nSP微处理器；工作电压：内核工作电压VDD为 3.0V~3.6V(CPU)，I/O口工作电压VDDH为VDD~5.5V(I/O)； CPU时钟：0.32MHz~49.152MHz；内置2K 字 SRAM；内置32K 闪存 ROM；可编程音频处理；晶体振荡器；系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电小于 2μA@3.6V； 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(数-模转换)输出通道； 32 位通用可编程输入/输出端口；

语音控制的智能小车设计方案

语音控制的智能小车设计方案根据美国玩具协会的调查统计，近年来全世界玩具销量增幅与全世界平均GDP增幅大致相当而全世界玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年较2003年增长52％，而传统玩具的年销售额仅增长3％英国玩具零售商协会选出的2001年圣诞最受欢迎的十大玩具中，有七款玩具配有电子元件从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流本文设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车该小车对传统的手动遥控小车的机械部分做了改进使之可以实现任意角度转向和以任意速度前进而不象一般的小车那样只能以固定角度转向和以固定速度前进因此更加接近真实的车辆本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用语音对小车进行控制，产生相应的动作，而且小车和控制者还具有一定的交互功能 1 智能小车总体结构框图智能小车主要由转向机构、驱动机构、转向控制模块、驱动控制模块、遥控模块和语音控制模块六大部分组成，如图1所示

2 机械本体结构及工作原理小车为轮式结构，如图2所示机械部分分为转向机构(图中椭圆内的部分)和驱动机构(图中椭圆外部分)转向机构主要由转向电机、转向架和两个前轮组成驱动机构采用玩具小车常用的双电机驱动方案，包括两个减速电机和两个后轮转向机构工作原理为：转向时由控制者向小车发出转向信号，转向电机根据转向信号正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度小车在转向时由于内、外侧的车轮的转弯半径不同，所以内外侧车轮的转速也不相同前轮为从动轮，会根据转弯角度的大小自动调节内、外侧车轮的转速；而后轮为主动轮，其转速分别由两个电机独立驱动，不会根据转弯半径自动调节转速因此小车转弯时，控制系统在控制转向电机的同时还需要根据转向角度的大小向两个驱动电机发出控制信号，

基于单片机技术的语音控制小车设计--(

基于单片机技术的语音控制小车设计--( 附: 湘潭市技师学院毕业论文（设计）题目关于单片机控制语音小车的系统设计专业机电一体化班级：姓名指导教师 2012 年 2 月27 日关于单片机控制语音小车的系统设计目录 1、引言 2、语音控制小车设计要求 2.1 功能要求 2.2 参数说明 3. SPCE061A特性简介 4、系统总体方案介绍 5、系统硬件设计 5.1 车体介绍

5.2 小车的行走原理 5.3 控制板原理图 6、系统软件设计 6.1 系统的主程序设计 6.2主控制源程序: 6.3 语音识别的原理简介 7、总结 8、结束语基于单片机技术的语音控制小车设计 1、引言语音处理技术是一门新兴的技术，它不仅包括语音的录制和播放，还涉及语音的压缩编码和解码，语音的识别等各种处理技术。以往做这方面的设计，一般有两个途径：一种方案是单片机扩展设计，另一种就是借助于专门的语音处理芯片。普通的单片机往往不能实现这么复杂的过程和算法，即使勉强实现也要加很多的外围器件。专门的语音处理芯片也比较多，如ISD 系列、PM50 系列等，但是专门的语音处理芯片功能比较单一，想在语音之外的其他方面应用基本是不可能的。 SPCE061A 是一款 16 位μ'nSP结构的微控制器。该芯片带有硬件乘法器，能够实现乘法运算、内积运算等复杂的运算。它不仅运算能力强，而且处理速度快，单周期最高可以达到 49MHz。 SPCE061A 内嵌 32K 字的 FLASH 程序存储器以及 2K 的SRAM。同时该 SOC 芯片具有 ADC 和 DAC 功能，其 MIC_ADC 通道带有AGC自动增益环节，能够很

基于单片机的语音控制小车设计毕业论文

基于单片机的语音控制小车设计毕业论文目录摘要........................................................................ I Abstract................................................................... II 第1章绪论........................................................... - 1 - 1.1 选题的目的和意义............................................... - 1 - 1.1.1选题目的................................................... - 1 - 1.1. 2.选题意义................................................... - 1 - 1.2 语音小车的发展及现状........................................... - 1 - 1.3 课题的目的任务和要求........................................... - 2 - 第2章语音小车的方案论证............................................... - 3 - 2.1 语音控制方案................................................... - 3 - 2.2 方案论证....................................................... - 4 - 2.2.1 采用DSP+FPGA方案.......................................... - 4 - 2.2.2采用MCS-51方案............................................ - 4 - 2.2.3 采用凌阳61方案............................................ - 5 - 2.3 系统控制方案................................................... - 6 - 第3章系统硬件设计..................................................... - 9 - 3.1 系统硬件总体设计............................................... - 9 -

基于语音控制的智能小车商业计划书

基于语音控制的智能小车商业计划书 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

2012年第六届美新杯中国大学生物联网创新创业大赛商业计划书作品题目：基于语音控制的智能小车作品成员：莫邵文赖伟玮代贺苏静怡学校：东北大学秦皇岛分校目录 2 3 3 3.品牌战略 (9) 4.企业文化 (10) 5.管理战略 (10) 6.科技创新 (10) 1.产品营销 (13) 2.产品推广 (14) 3.制造计划 (14)

1.股本结构 (15) 2.主要财务假定 (16) 3.未来五年主要财务报表 (17) 4.财务指标分析 (26) 5.投资收益与风险分析 (27) 28 一、作品摘要随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。本小车设计主要由单片机控制系统模块、稳压电源模块、舵机驱动模块、红外传感器模块和射频模块组成，系统以STC89c52单片机为核心，对外设进行控制，利用线性稳压芯片对电压进行稳定控制，使用两节18650锂电池为单片机及其他外设进行稳定供电，利用红外对管模块实现自动避障功能，利用nrf24l01射频模块和ld3320语音模块的结合，对小车进行变速、角度转变、启动和终止的实现。下为小车成品图图1-1小车成品图二、作品介绍在机械结构上，对普通的玩具小车做了改进，使小车的转向更加灵活，并且在设计范围内可以实现多角度和多档速度移动；而在控制系统部

语音控制的智能小车设计

?语音控制的智能小车设计 ?发布时间：2009-8-3阅读次数：318字体大小: 【】【】【】根据美国玩具协会的调查统计，近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年较2003年增长52％，而传统玩具的年销售额仅增长3％。英国玩具零售商协会选出的2001年圣诞最受欢迎的十大玩具中，有七款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。本文设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车。该小车对传统的手动遥控小车的机械部分做了改进,使之可以实现任意角度转向和以任意速度前进,而不象一般的小车那样只能以固定角度转向和以固定速度前进,因此更加接近真实的车辆。本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用语音对小车进行控制，产生相应的动作，而且小车和控制者还具有一定的交互功能。 1 智能小车总体结构框图智能小车主要由转向机构、驱动机构、转向控制模块、驱动控制模块、遥控模块和语音控制模块六大部分组成，如图1所示。 2 机械本体结构及工作原理小车为轮式结构，如图2所示。机械部分分为转向机构(图中椭圆内的部分)和驱动机构(图中椭圆外部分)。转向机构主要由转向电机、转向架和两个前轮组成。驱动机构采用玩具小车常用的双电机驱动方案，包括两个减速电机和两个后轮。转向机构工作原理为：转向时由控制者向小车发出转向信号，转向电机根据转向信号正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度。小车在转向时由于内、外侧的车轮的转弯半径不同，所以内外侧车轮的转速也不相同。前轮为从动轮，会根据转弯角度的大小自动调节内、外侧车轮的转速；而后轮为主动轮，其转速分别由两个电机独立驱动，不会根据转弯半径自动调节转速。因此小车转弯时，控制系统在控制转向电机的同时还需要根据转向角度的大小向两个驱动电机发出控制信号，调节两个驱动电机的转速使之产生特定的转速比，从而使转弯顺利进行。在这里，转弯的角度、转速比与小车的尺寸及转弯半径有关。 3 控制系统控制系统包括两大部分，一部分位于遥控器内，用于识别控制者的命令并将响应的控制信号发送出去；一部分位于小车上，用于接收遥控器发出的控制信号，并根据控制信号控制转向机构和驱动机构，使小车实现预期的动作。遥控器遥控器主要由语音识别模块和无线发送模块(编码芯片、射频发送模块)组成，如图3所示。遥控器的工作原理为：控制者通过麦克风发出控制命令，该命令经过语音识别模块识别后，根据控制信号的类型产生一个8位的控制码，语音识别模块通过其P1端口将控制码输出至无线发送模块，然后语音识别模块发出控制信号，控制无线发送模块将该控制码以无线电波形式发送出去，车载控制部分接收到后便控制小车产生预期的动作。 3.1.1 语音控制模块语音控制模块主要由Sensory公司的集成语音识别芯片 RSC－364组成。该芯片是专门为语音控制家电产品而设计的，外围辅助器件少，采用典型应用电路时只需要一个麦克风、一个晶体振荡器、一个小场声器和几个电阻、电容即可。该芯片内部集成了语音识别、语音合成、语音身份识别、录音回放功能。芯片内部采用的是神经网络的语音识别算法，和说话者无关的语音识别准确率可以达到97％，和说话者相关的语音识别准确率可以达到99％。该芯片的功能框图如图4所示。该芯片内部集成了一个八位的可编程微处理器，对外有 16个可编程控制的I/O口，16位地址总线和8位数据总线及相应的控制信号，可方便地扩展外部ROM以及与外部器件通讯。本文中对RSC－364的资源使用情况为：其P1口用于传输与控制命令相应的控制码，口用于启动无线发送模块发送数据。

语音控制小车毕业设计论文

NO：毕业设计题目: 语音控制小车

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

基于语音识别的智能小车设计设计

基于单片机的语音识别系统_毕业设计推荐

基于单片机的语音识别系统

基于单片机的语音识别系统摘要近几年来，智能化和自动化技术在玩具制造领域中越来越被关注。本文介绍一种智能化小车控制系统的设计——语音控制小车。语音控制小车是基于SPCE061A的代表性兴趣产品，它配合61板推出，综合应用了SPCE061A的众多资源，小车采用语音识别技术，可通过语音命令对其行驶状态进行控制。首先介绍了SPCE061A的主要性能及其引脚的功能；接着完成了电源电路、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。软件设计模块能实现智能小车的前进、后退、转向、停止、避障、表演动作以及循线等功能。测试表明，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应，做出预想中的有限的动作关键词：spec061a 语音识别驱动电路声控小车智能反应

Abstract In recent years, Intelligent and automation technology in the toy manufacture have been paid more and more attention.Introduce an intelligent vehicle control system design. SPCE061A program the system to single-chip, based on implementation of the car's voice control, This paper introduces the hardware sub-system design and implementation. The SPCE061A's main characters and pin function are introduced firstly. Completed the power circuit, reset circuit, keyboard circuitry, audio input circuits, audio output circuit and control circuit of wireless hardware such as the design of function modules. Software design module can achieve smart car forward, backward, turn, stop, obstacle avoidance, performing actions, as well as on-line functions. Test showed that the background noise in the environment is not too great, control persons under the premise of clear pronunciation, voice control car speech recognition systems for specific voice commands to make intelligent reaction, limited to the desired action. Keywords: spec061a 、voice recogniton、Driving circuit、Voice control dolly、intelirent response

基于语音控制的智能小车商业计划书精编

基于语音控制的智能小车商业计划书精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

2012年第六届美新杯中国大学生物联网创新创业大赛商业计划书作品题目：基于语音控制的智能小车作品成员：莫邵文赖伟玮代贺苏静怡

学校：东北大学秦皇岛分校目录 2 3 3 3.品牌战略 (9) 4.企业文化 (10) 5.管理战略 (10) 6.科技创新 (10) 1.产品营销 (13) 2.产品推广 (14) 3.制造计划 (14) 1.股本结构 (15)

2.主要财务假定 (16) 3.未来五年主要财务报表 (17) 4.财务指标分析 (26) 5.投资收益与风险分析 (27) 28 一、作品摘要随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。本小车设计主要由单片机控制系统模块、稳压电源模块、舵机驱动模块、红外传感器模块和射频模块组成，系统以STC89c52单片机为核心，对外设进行控制，利用线性稳压芯片对电压进行稳定控制，使用两节18650锂电池为单片机及其他外设进行稳定供电，利用红外对管模块实现自动避障功能，利用nrf24l01射频模块和ld3320语音模块的结合，对小车进行变速、角度转变、启动和终止的实现。下为小车成品图

图1-1小车成品图二、作品介绍在机械结构上，对普通的玩具小车做了改进，使小车的转向更加灵活，并且在设计范围内可以实现多角度和多档速度移动；而在控制系统部分，则采用语音控制方式，使小车可以“听懂”人的命令，娱乐性和互动性更强。经调查，近年来全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化：传统玩具的市场比重下在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流。我们设计了具有语音识别功能的智能遥控小车。该小车的传统的手动遥控小车的机械部分做了改进，使之可以实现固定角度转向和切换速度档位前进，而不像一般的小车那样只能以固定角度转向和以固定速度前进，因此更加接近真实的车辆。本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用

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