基于16位微控制器的小車語音控制系統

引言

　　SPCE061A是一款16位微控制器，其高速的處理和特殊的內核結構使它能夠非常快速地處理復雜的數字信號，同時其內嵌32KB的FLASH ROM和2KB的SRAM能夠存儲所需的數據和程序，特別是其所提供的語音識別函數可供方便地進行調用，不需要過多地考慮語音算法，為語音識別設計帶來了很大的方便。本文選用SPCE061A作為該系統的控制核心，系統硬件結構如圖1所示。

　　圖1 系統硬件結構圖

　　方案論證

　　主控模塊和語音處理模塊的選擇

　　較MCS-51系列單片機而言， SPCE061A單片機內部集成有32KB的ROM、2KB的SRAM，更能滿足軟件對空間的要求，且不需要擴展相關存儲器。另外，該類單片機完全支持C語言，軟件編寫比較方便，語音處理模塊采用凌陽的語音壓縮算法，也用軟件來實現。該單片機內部集成有A/D、D/A轉換功能，方便實現語音錄放功能。

　　電機模塊的選擇

　　電機模塊選擇直流電機。與步進電機相比較而言，直流電機具有轉速快、控制方便等特點，更能夠滿足小車較高速行駛情況的要求，如圖2所示。

　　圖2 電機控制模塊原理圖

　　測路程方案的選擇

　　本文利用紅外對管來實現對小車的路程測量。在小車的車輪轉軸上安裝一個不透光轉盤，在轉盤邊緣均勻地打N個孔，當紅外發射管發射的紅外光經小孔照射到接收管時，接收管的反向端電平將發生變化，單片機通過檢測這種電平的變化便可以自行計算出小車的運行路程。紅外對管還具有體積較小、安裝較霍爾傳感器更方便、成本低等特點。

　　系統硬件結構

　　語音控制小車的系統硬件結構主要由兩部分組成：一部分是SPCE061A精簡開發板，另外一部分是電機控制板。SPCE061A精簡開發板為系統主控模塊，電機控制板則驅動小車的前后兩個電機按系統的要求工作。

　　小車控制板主要包括接口模塊、電機控制模塊、預留傳感器接口以及電源模塊等幾部分。其中，電源模塊采用集成穩壓芯片 L7805，在輸出端(控制板的JP11)并接了一個470μF的去耦電容和一個 0.1μF的濾波電容，增強了系統電壓的穩定性和抗干擾性能。

　　電機控制模塊是整個控制板的核心部分，其根據61板的具體輸出信號啟動或停止相應的電機，并調整電機的正反轉方向，實現小車的前進、倒退等功能。后電機的控制電路包括方向控制和速度控制兩個單元，前電機的控制電路則只有方向控制單元。控制單元負責小車電機的正轉、反轉和停止三態控制。速度控制單元是擴展單元，以適應不同的場合需求。

　　紅外對管測小車運行路程部分的原理圖如圖3所示。

　　圖3 紅外對管電路原理圖

　　紅外發光管D2和接收管U4安裝在同一水平線上，發射管D2一直處于發射工作狀態。當D2和U4間沒有被擋住，即D2發射的紅外線照射在U4上時，U4的2腳和3腳導通，同時2腳和1腳也導通，此時晶體管Q1的基極電壓為Ub=VDD×R12/(R12+R10)，Q1導通，SPEED端近似于接地，呈低電平狀態。當D2和U4間被擋住時，即D2發射的紅外線不能照射在U4上時，U4的2腳和3腳截止，同時2腳和1腳也截止，此時Q1的基極經電阻R12和R10接地，即基極電壓為0V，此時Q1截止，SPEED端經電阻R11接到VDD，呈高電平狀態。單片機通過檢測這種高低電平的變化來實現小車的路程測量。