系统设计方案系统整体设计方案主控板设计方案控制板设计方案中断方案声音控制智能小车软件设计语音控制实现流程语音识别主程序流程语音识别子程序设计训练子程序识别子程序动作子程序中断子程序程序开发环境与代码录入,凌阳单片机指令系统与开发环境语音提示的录入部分程序代码解释结论参考文献致谢刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文引言随着现代科学技术的飞速发展，数字化时代的来临，计算机和网络已经将触角伸入社会各行各业，渗入了城市的血液中，并且在定程度上取代了人类繁琐的机械的劳动。世界也正面临场大规模的新的工业革命，又称为信息革命。数字化智能化，已经成为这场革命的主旋律。让计算机像人类样动作样思考，并拥有人的记忆和人的逻辑，使人类从繁琐的键盘操作和按键输入中解脱出来是电脑智能化面对的重要课题。在现代传感器技术音频视频压缩解码技术的跨越式发展，使计算机实现了高度的集成化，功能也逐渐出现全能化专门化以及智能化的分化发展方向。计算机的微处理器的功能也不仅仅局限于计算和处理数据，同时也将存储和硬件解码等外围电路也集成到其中。也正是因为如此，运用单独的处理器就可以实现智能化人机对话接口，让计算机像人类样思考，通过人类的动作和语言向计算机输入指令，使计算机的操作方式发生根本性的变革，真正拉近人与计算机间的距离。现代计算机的性能已经相当强大，运算能力已经不可限量，而且还在飞速发展。在日常生活的诸多领域，电脑已经取代人类，从事大量繁琐的重复性的劳动。但是在这些领域中，大型的计算机不能充分发挥自身性能，而且在成本方面也毫无经济性可言。所以，针对不同领域不同功能的专门性计算机应运而生，其运算处理能力并不定非常强大，而是对于特别的应用场合在其中整合特殊的功能，使其在特定的场合发挥最大的作用。嵌入式计算机应运而生，嵌人式计算机作为计算机的个重要分支，得到了越来越广泛的应用。随着信息技术发展所带来应用需求的增多，嵌人式计算机的应用范围和需求越来越广，性能不断改进，新的架构不断出现，各种单片机和数字信号处理器相继面世。嵌人式操作系统与操作系统相比，嵌人式操作系统不要求全能，但必须能够依据系统设计规格，高效率地发挥硬件的运算能力，使产品达到效率价格比的优化。本次设计是在运用成品嵌入式计算机的基础上，实现用人类的语言无线遥控单片机的运作。为了更明确的显示声音对单片机的遥控作用，使单片机控制远处可自由运动的小车，通过小车行走方式的不同表现，体现声控单片机的运行情况。对于无线语音遥控智能小车的设计，关键在于语音识别和无线通信方式的选取。语音处理技术是门新兴的技术，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，般有两个途径种方案是单片机扩展设计，另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刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文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，像系列系列等，但是专门的语音处理芯片功能比较单，想在语音之外的其他方面应用基本是不可能的。而无线通信技术现在多采用无线数字通信模块，其通信协议可以自己设定，通信频率可以在定范围内可以改变，使传输数据的可靠性安全性都大大提高。基于上述要求本次设计拟采用三种设计方案。在芯片方面，微处理器和凌阳微处理器以及二者的组合应用是三种备选方案。两种微控制器都具有丰富的片上系统资源，可以通过外加辅助电路的方式实现语音辨识功能，从而满足对控制指令的语音采集压缩存储解压和辨识等系列功能的要求。在指令系统方面，两者都支持语言，省去了繁琐重复的堆栈操作，方便了程序员的编写，和读取。在确定设计使用单片机后，还应对单片机加装部分外围电路才能使用，其中包括电源电路音频电路电路等。使其保证单片机各项功能的实现。此外将预先设计的小车控制程序烧写到单片机，以识别各种语音指令系统的处理过程为当向控制器发出语音命令时，声波通过输入，将相应的信号传递到处理芯片，在芯片中通过相关的程序与预先训练好的语音模型进行比较识别及处理，根据识别的结果进行判断转换，然后发出相应的控制指令到无线模组，无线发送语音指令。使用特定人语音辨识的语音样板由单个人训练和识别处理组成，如图图语音辨识流程值得注意的是，凌阳在接收到控制语音指令后，并不是直接用其进行辨识。刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文图语音识别电路结构为了提辨识的正确率，语音信号要经过语音识别电路，将语音信号经过滤波器降噪加重等处理后进行预测量化等系列操作进行模数转换，以数字形式进行过零次数能量相关函数等方法进行匹配运算，输出辨识结果。其具体步骤如图语音指令的发送和回应。在对遥控器发出语音指令后凌阳将人发出的指令与训练时的音频进行辨识后确定指令，由串口无线模组发射。车上控制器接收到相应指令后，设置动作标志位，返回回应数据，同时控制和舵机，使小车做出向前向后转弯的动作。接收到响应数据后，可知小车已经响应了语音指令，便语音播报当前小车的响应。系统硬件设计方案根据需要，系统硬件拟使用两块板设计。其中块为语音遥控器，用于搭载凌阳单片机电源电路音频电路电路等外围电路。另块为车体控制板，用于搭载接口电路，电源电路及电机驱动。本章将对硬件系统各部分作具体分析。遥控器硬件设计方案在无线语音遥控智能车的设计中，凌阳单片机作为遥控器的主控制器，需要增加系列的外围电路的支持才能实现音频输入输出和识别，以及语音命令的输出等功能。需要增加的外围电路有电源电路输入电路音频输出电路无线传输电路复位电路接口电路。电源电路凌阳单片机内核和模组电源电压要求为，其他逻辑器件要求供电，设计中采用供电，直流电压先通过得到直流电源为逻辑电路供电，然后通过稳压到，为整个单片机内核和供电。另外，在的前端入个二极管，目的在于防止电源接反而对整个电路造成损坏。电源开关刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文图电源电路图音频电路输入电路在使用的语音训练和声音控制的时候，需要使用输入电路将语音信图输入电路号接收，并传送至进行处理。为提高输入的声音质量，输入电路还应具备定的滤波降噪功能。电路中的∏性滤波器就能很好的实现这个功能。同时使入电路可以实现自动增益控制。其中是语音的输入端。输出电路在语音训练的过程中，凌阳需要输出信号提示音，以让训练者了解其工作状态，方便进行语音训练。另外还要播报小车的工作状态。自带双通道刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文图输出电路音频输出，转换输出的模拟量电流信号分别通过和管脚输出，输出为电流型输出，所以输出经过音频放大，以驱动喇叭放音。这为单片机的音频设计提供了极大方便。在上接个的插针外接喇叭，即可实现提示语音输出功能。电路中，是凌阳的款音频放大芯片，相当于，但是它比音质好，可以工作在范围内，最大输出功率可达。接口电路接口电路凌阳的两路位接口引出，因为般逻辑电路都是位并行总线，所以的接口分为组，每组个端口加两个电源线，电源电压可由双刀双掷选择为或。另外，串口和及复用，在此设计中用该资源将语音命令传输给串口模组进行无线发射。图接口电路示意图复位电路在些情况下，需要对进行硬件复位，有阻容电路完成上电复位功能，通电就自动复位，另外，还可以按键外刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文部复位。图复位电路图车体控制硬件设计方案车体控制部分电路主要由无线模组最小系统电路舵机驱动电路和直流电机驱动电路组成。无线模组接收到语音指令后，传递给单片机，然后微处理器根据指令返回不同的响应信号，控制舵机和动力电机做出不同的响应动作。下面详细介绍各部分的电气结构和工作原理。主控制器最小系统图车体主控制器最小系统图在上图中，和为两路位定时计数器的输出引脚，能够产生高精度，低频率脉冲信号，占空比布进可调，近似于连续可调，用来驱动舵机转向。为位定时计数器输出引脚，用来产生高频信号，调节直流驱动电机的转速，占空比布进可调。另外用来模拟的通信时序，传给响应数据或读出语音指令。串口无线模组的原理图和此处样，只是其发射的数据改为串口接收到的数据，即串口发出的语音指令。刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文直流动力电机驱动电路图电机驱动电路的主要功能和性能参数，前面都已经详细介绍过，在此不再赘述。由于只用到了个直流动力电机，为了增加驱动能力，我将的两路驱动并联实用，实现方法为，将和并联为，和并联为，和并联为，和并联为，和并联为，则的逻辑控制如下表。其中分别为或为低电平，为高电平，※为不管是低电平还是高电平，为上的电压。表对直流电机控制的逻辑真值表输入输出正转反转制动※※没有输出，电机不工作舵机驱电路系列高档位单片机的驱动能力很强，无需外接驱动电路，需特殊说明的是舵机的额定电压为伏，这里采用伏直接供电，虽然超出额定电压，但不会损坏舵机，省掉个电压转换芯片的同时，还提高了舵机的响应灵敏度。刘子龙电子科学与技术专业毕业设计论文系统软件设计方案语音遥控器的主程序流程设计语音遥控器的主程序流程分为四大部分初始化部分训练部分识别部分无线通信部分和指令响应播报部分。初始化操作将设置为输入，设置为输出，然后设置串口控制寄存器，将串口通信参数设置为，为向串口无线模组发送数做好准备。同时，初始化和准备播放响应指令，初始化为模式，准备对语音数据进行采样。下面详细讨论后三个比较重要部分的软件实现步骤。训练部分训练部分完成的工作就是建立语音模型。程序开始判断小车是否被训练过，如果没有训练过则要求对其进行训练，并且会在训练成功之后将训练的模型存储到，在以后使用时不需要重新训练如果已经训练过会把存储在中的模型调出来装载开始初始化语音训练成功否定时识别成功否无线发射语音指令等待车体响应响应否播报车体响应返回是是是否否否图遥控器软件