基于凌陽單片機(jī)的語音遙控小車

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1、1引言1.1研究的背景及意義從這些數(shù)字可以看出,高科技含量的電子玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流,發(fā)展科技型玩具是必然趨勢(shì),不僅世界大玩具公司爭(zhēng)相開發(fā),世界電腦巨頭微軟、英特爾、IBM等,世界電器霸主松下、東芝、索尼也都垂青電子玩具,自己或與玩具廠商合作應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)于玩具開發(fā)。他們把這叫做“面向明天的玩具”。美國(guó)麻省理工學(xué)院就得到迪斯尼等四家大公司資助數(shù)百萬美元的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)??萍肌⒔逃c玩具制造業(yè)的結(jié)合,將會(huì)是玩具業(yè)在技術(shù)上的又一次革命,將使玩具更可愛、更吸引人[1]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展根據(jù)美國(guó)玩具

2、協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì),近年來全球玩具銷量增幅與全球平均GDP增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市場(chǎng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大變化:傳統(tǒng)玩具的市場(chǎng)比重在逐步縮水,高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。美國(guó)玩具市場(chǎng)的高科技電子玩具的年銷售額2004年較2003年增長(zhǎng)52%,而傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長(zhǎng)3%。英國(guó)玩具零售商協(xié)會(huì)選出的2001年圣誕最受歡迎的十大玩具中,七款玩具配有電子元件[2]。近幾年,歐洲電子玩具大幅增長(zhǎng)[3]。在英國(guó),電子類玩具將成為英國(guó)增長(zhǎng)最快和市場(chǎng)最大的玩具,2007年英國(guó)玩具市場(chǎng)將達(dá)到61億歐元;在德國(guó),技術(shù)性玩具,如建筑

3、、車輛和電子訓(xùn)練等玩具比其他歐洲國(guó)家更加流行[4]。1.3可行性分析本設(shè)計(jì)的核心是凌陽的16位單片機(jī)(SPCE061A)。該單片機(jī)采用凌陽最新推出的μ’nSP16位微處理器內(nèi)核(以下簡(jiǎn)稱μ’nSP)。SPCE061A內(nèi)嵌32K字(Word)閃存(FLASH),2K字(Word)SRAM,有多達(dá)十四個(gè)的中斷源等豐富的片內(nèi)資源。CPU最高可工作在49MHz的主頻下,較高的處理速度使μ’nSP能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào),這使得SPCE061A具有靈活的語音處理能力??梢圆シ臩ACMA2000和SACMS480等

4、格式的語音資料,而且還可以配置外部存儲(chǔ)器,可以存儲(chǔ)很長(zhǎng)的聲音段。其兩個(gè)音頻DAC輸出口可以接喇叭,發(fā)聲系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)。該單片機(jī)擁有兩個(gè)16位的I/O口,對(duì)于系統(tǒng)要求的顯示時(shí)間、外接鍵盤、外接存儲(chǔ)器完全可以滿足。擁有14個(gè)中斷源,9個(gè)中斷向量,2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)是SPCE061A可以完成大量中斷子程序,方便系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。以上所述SPCE061A可以滿足該設(shè)計(jì)的要求。借助于SPCE061A的語音特色,我們開發(fā)出了這款語音控制小車。[5]小車不僅具有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)停車等基本功能;同時(shí)配合SPCE061A的語音特色,實(shí)現(xiàn)

5、語音控制功能。2語音控制小車設(shè)計(jì)要求2.1功能要求語音控制小車是凌陽大學(xué)計(jì)劃推出的基于SPCE061A的代表性興趣產(chǎn)品,它配合61板推出,綜合應(yīng)用了SPCE061A的眾多資源,打破了傳統(tǒng)教學(xué)中單片機(jī)學(xué)習(xí)枯燥和低效的現(xiàn)狀。小車采用語音識(shí)別技術(shù),可通過語音命令對(duì)其行駛狀態(tài)進(jìn)行控制。語音控制小車的主要功能:1.可以通過簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能;2.配合SPCE061A的語音特色,利用系統(tǒng)的語音播放和語音識(shí)別資源,實(shí)現(xiàn)語音控制的功能;3.可以在行走過程中聲控改變小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài);4.在超出語音控制范圍時(shí)

6、能夠自動(dòng)停車。2.2功能說明1.小車運(yùn)動(dòng)控制:通過SPCE061A的I/O端口,驅(qū)動(dòng)控制板的H橋電路,進(jìn)而控制前輪電機(jī)和后輪電機(jī)。2.聲控功能:利用特定人語音識(shí)別實(shí)現(xiàn)小車的名稱和動(dòng)作訓(xùn)練,并根據(jù)相應(yīng)的語音指令輸入執(zhí)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停車等動(dòng)作。3.定時(shí)控制功能:利用時(shí)基定時(shí)器設(shè)定運(yùn)行時(shí)間,小車運(yùn)行同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器,時(shí)間到小車停止運(yùn)行。車體:雙電機(jī)兩輪驅(qū)動(dòng)供電:電池(四節(jié)AA:1.2V×4或1.5V×4)注:由于語音信號(hào)的不確定性,語音識(shí)別的過程會(huì)出現(xiàn)一定的誤差和不準(zhǔn)確性;由于小車行動(dòng)比較靈活,速度比較快,在使用時(shí)

7、一定要注意保持場(chǎng)地足夠大,且保證不會(huì)對(duì)周圍的物體造成傷害;不要讓小車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)(堵轉(zhuǎn)狀態(tài):由于小車所受阻力過大,造成小車電機(jī)加電但并不轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象),這樣會(huì)造成很大的堵轉(zhuǎn)電流,有可能會(huì)損壞小車的控制電路??梢宰孕刑砑痈鞣N傳感器,實(shí)現(xiàn)避障、循跡、跟蹤等功能。3芯片特性簡(jiǎn)介3.1SPCE061A簡(jiǎn)介???隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制,擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理(DSP,DigitalSignalProcessing)等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它

8、的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的μ’nSP?(MicrocontrollerandSignalProcessor)16位微處理器芯片(以下簡(jiǎn)稱μ’nSP?)。圍繞μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列單片機(jī)(以下簡(jiǎn)稱μ’nSP?家族)采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu),它以μ’nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外

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