本文主要論述了如何用SPCE061A實現(xiàn)對非特定人語音的辨識，如何用SPC81A實現(xiàn)對汽車的驅(qū)動控制，以及兩款單片機之間無線通信的實現(xiàn)。

方案設(shè)計與論證

本系統(tǒng)為典型的實時控制系統(tǒng)，下面對系統(tǒng)的實現(xiàn)方案進行論證。

語音辨識方案：本設(shè)計中采用具有DSP處理功能的凌陽16位單片機SPCE061A實現(xiàn)語音辨識功能。由于SPCE061A具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口，可以方便用于各種數(shù)據(jù)的采集、處理和控制輸出。A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口與SPCE061A的DSP運算功能結(jié)合在一起，可實現(xiàn)語音辨識功能。
通信方案：通信方式可用無線或紅外光方式，紅外光方式適合于近距離通信，電路較簡單；無線方式通信距離較遠，但電路復(fù)雜。考慮到汽車處于被控中(距離較遠)，選擇無線作為載波來傳送信息。
電機驅(qū)動方案：本系統(tǒng)在電機的驅(qū)動部分利用8050、8550等不同三極管的組合，構(gòu)造一座“橋”。該橋的優(yōu)點是原理簡單、易控制、帶負載能力強。在單片機的配合下，通過PWM的方法，實現(xiàn)了對驅(qū)動電機的輕松控速。
電源供電方案：采用雙電源供電消除電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干擾，保證單片機正常工作。在電機驅(qū)動部分，為了保證兩組驅(qū)動電路都有較大的驅(qū)動電流，采用兩組電池并聯(lián)供電。

系統(tǒng)框圖及工作原理

系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示， 通過麥克風輸入口輸入。SPCE061A的自動增益放大器把信號轉(zhuǎn)換為適合單片機處理的信號范圍。然后單片機對送來的信號進行分析、運算、處理、比較，識別出相應(yīng)的命令。按照編碼，把控制碼序列從PA.0端口通過RF發(fā)送模塊串行發(fā)送出去，并有相應(yīng)的語音播報。SPC81A從PB.0接收到信號，通過檢測比較判斷出相應(yīng)的命令。然后從C端口的低四位發(fā)出相應(yīng)的控制信號，控制電機轉(zhuǎn)動并有相應(yīng)的音效輸出。

系統(tǒng)硬件設(shè)計及原理分析

語音辨識部分

該部分也即為SPCE061A的外接電路部分。語音辨識主要是通過軟件來實現(xiàn),所以硬件電路主要是使SPCE061A芯片能正常工作所必需的電源、晶振以及麥克風和音頻驅(qū)動電路?？刂拼a序列的發(fā)送是通過IOA0串行發(fā)送(外接RF發(fā)送模塊)。



電機驅(qū)動控制部分

本系統(tǒng)的小車電機驅(qū)動控制部分利用8050、8550等不同的三極管組合成橋式電路，實現(xiàn)對驅(qū)動電機的控制，具體電路如圖2所示。控制過程如下：
當PC.0/PC.2為高電平,PC.1/PC.3為低電平時,則Q1、Q2、Q3導(dǎo)通，Q4、Q5、Q6截止。其中Q1為激勵級，Q2、Q3為功放級。電流從VCC經(jīng)Q2到電機“+”端，再到“-”端，最后經(jīng)Q3入地，電機正轉(zhuǎn)；當 PC.0/PC.2為低電平,PC.1/PC.3為高電平時,則電機反轉(zhuǎn)；當都為低電平時，電機停轉(zhuǎn)。注意:不能讓兩個輸出口都為高電平,這樣會使Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6都處于導(dǎo)通狀態(tài)。會在功放級產(chǎn)生大電流致使三級管超過額定功率，從而導(dǎo)致發(fā)熱甚至燒壞。
在速度控制方面，一般是通過改變加在電機兩端的電壓來實現(xiàn)的。可以連續(xù)改變(加直流電壓)，也可以是斷續(xù)改變(加脈沖電壓)。為了簡單實用，本設(shè)計采用了脈寬調(diào)速，軟件調(diào)整。
脈沖頻率對電機轉(zhuǎn)速也有影響，脈沖頻率高則連續(xù)性好，但帶負載能力差，頻率低則反之。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在15~20Hz效果最佳。
脈寬調(diào)速實質(zhì)上是調(diào)節(jié)加在電機兩端的平均功率，通過計算可發(fā)現(xiàn)小車的速度與脈寬成正比。

車載部分

該部分也即SPC81A的外接電路部分，將SPC81A的時鐘振蕩源設(shè)置為RC振蕩，通過外接電阻實現(xiàn)。由其IOC的低四位端口輸出信號來控制驅(qū)動電路。注意將I/O口設(shè)置為緩沖式輸出，可以直接輸出高/低電平。接收RF信號主要是通過IOB0口外接一個RF接收模塊電路實現(xiàn)。

語音功能

凌陽單片機自帶雙通道DAC音頻輸出，DAC1、DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號分別通過AUD1和AUD2管腳輸出。DAC輸出為電流型輸出，經(jīng)三極管音頻放大，即可驅(qū)動喇叭放音。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件分為兩個部分，包括手持語音辨識遙控系統(tǒng)的軟件部分和車載驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟件部分。

手持語音辨識遙控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

此部分是在SPCE061A的平臺上實現(xiàn)的。本系統(tǒng)軟件分為主模塊、2048(2K)時基中斷、FIQ_TIM的定時中斷、播放語音子程序以及數(shù)據(jù)發(fā)送子程序。此部分主要是完成非特定人語音辨識功能。辨識的流程圖如圖3所示，本設(shè)計主要是通過調(diào)用API函數(shù)實現(xiàn)。

主模塊

主模塊主要是控制整個系統(tǒng)程序的流程。系統(tǒng)上電后進行一系列的初始化，然后發(fā)出提示音“anybody here”，這時辨識可以開始，根據(jù)不同的辨識結(jié)果執(zhí)行不同的動作。主模塊的流程圖如圖4所示。

數(shù)據(jù)發(fā)送子程序

本設(shè)計的數(shù)據(jù)發(fā)送采用串行發(fā)送機制，從端口IOA0口發(fā)送(外接RF發(fā)送模塊)。每個語音命令用八位碼元表示，在發(fā)送時，還要外加一位起始位和一位結(jié)束位。起始位用8ms的低電平表示；結(jié)束位用8ms的高電平表示。碼元“1”用占空比為1/4的高低電平表示；碼元“0”用占空比為1/2的高低電平表示。為保證數(shù)據(jù)被正確的收發(fā)，將每個語音命令連續(xù)發(fā)送10次。數(shù)據(jù)發(fā)送程序包括數(shù)據(jù)發(fā)送主程序、開始/結(jié)束位發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)位發(fā)送子程序、碼元“1”發(fā)送子程序、碼元“0”發(fā)送子程序。

車載驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

此部分的軟件系統(tǒng)主要是通過RF接收模塊接收相應(yīng)的控制信號，根據(jù)相應(yīng)的控制碼序列通過IOC口的低四位口，對電機發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動信號，并同時帶有相應(yīng)的音效輸出。此部分系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括主控程序設(shè)計、數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計等。

主控程序設(shè)計

主控部分主要是判斷數(shù)據(jù)接收是否完成，如果接收完成，就判斷此命令是哪一個命令，根據(jù)相應(yīng)的命令執(zhí)行相應(yīng)的操作和音效輸出。

中斷服務(wù)主程序

中斷服務(wù)主程序主要判斷是哪一個中斷，然后完成相應(yīng)的中斷服務(wù)，最后返回。

數(shù)據(jù)接收程序

數(shù)據(jù)接收主要是通過4KHz的中斷不斷地檢測輸入端口的狀態(tài)，然后根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)值執(zhí)行相應(yīng)的操作。為保證能接收到數(shù)據(jù)，將每一電平長度的持續(xù)時間規(guī)定在一定范圍內(nèi)。

結(jié)語

本設(shè)計中也存在著一些不足,在通信部分，由于只有8個命令，所以可以只用三個碼元表示，這樣可以提高傳輸效率，如果采用糾錯編碼機制進行收發(fā)，就可以提高正確性。這些都是可以改進的地方。