語音控制小車使用說明

1、語 音 控 制 小 車用 戶 說 明 書 目錄一、語音控制小車概述31.1 功能簡介31.2 參數(shù)說明31.3 注意事項3二、小車實物42.1 車體結構42.2 小車實物圖42.3 動力電機驅動電路52.4 方向電機控制電路62.5 語音識別原理簡介6三、 軟件流程73.1 主程序流程圖7四、 如何使用94.1 連接硬件95.2 代碼下載95.3 訓練小車95.4 聲控小車105.5 重新訓練11一、語音控制小車概述 1.1 功能簡介 語音控制小車綜合應用了SPCE061A的眾多資源，打破了傳統(tǒng)教學中單片機學習枯燥和低效的現(xiàn)狀。小車采用語音識別技術，可通過語音命令對其行駛狀態(tài)進行控制。 語音控

2、制小車的主要功能： 1） 可以通過簡單的I/O操作實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉、右轉功能； 2） 配合SPCE061A的語音特色，利用系統(tǒng)的語音播放和語音識別資源，實現(xiàn)語音控制的功能； 3）可以在行走過程中聲控改變小車運動狀態(tài)； 4）在超出語音控制范圍時能夠自動停車。 1.2 參數(shù)說明 車體：雙電機四輪驅動 供電：電池（四節(jié)AA：1.5V×4） 工作電壓：DC 4V6V 工作電流：運動時約200mA 1.3 注意事項 1）安裝電池一定要注意電池的正負極性，切勿裝反； 2）長期不用請將電池從電池盒中取出； 3） 由于語音信號的不確定性，語音識別的過程會出現(xiàn)一定的誤差和不準確性； 4）由于

3、小車行動比較靈活，速度比較快，在使用時一定要注意保持場地足夠大，且保證不會對周圍的物體造成傷害； 5）不要讓小車長時間運行在堵轉狀態(tài)（堵轉狀態(tài)：由于小車所受阻力過大，造成小車電機加電但并不轉動的現(xiàn)象），這樣會造成很大的堵轉電流，有可能會損壞小車的控制電路。 二、小車實物 2.1 車體結構 語音控制小車為四輪結構，車的結構示意圖如圖 2.1所示。其中前面兩個車輪由前輪電機控制，在連桿和支點作用下控制前輪左右擺動，來調節(jié)小車的前進方向。在自然狀態(tài)下，前輪在彈簧作用下保持中間位置。后面兩個車輪由后輪電機驅動，為整個小車提供動力，所以又稱前面的輪子為方向輪，后面的兩個輪子為驅動輪，如圖 2.2所示。

4、2.2 小車實物圖 圖 2.3整個小車分為三大部分：車體部分、61板、控制板，如圖 2.3所示。 1）車體部分：小車車體主要為兩個電機驅動裝置，分前輪（方向）驅動和后輪（動力驅動）。在車體的下面有一個可以安裝4節(jié)AA電池的電池盒，整個小車的電源就是由它來提供的。在小車的底部有一個小開關，它負責控制整個小車的電源開通與關斷。 2）61板：61板是小車的核心部分，它負責整個小車控制信號的產生，以及語音的播放和識別功能實現(xiàn)。在不使用小車時可以將61板從小車上拆下來，61板仍然是完整的，可以用它來做其它的實驗或開發(fā)。 3）控制板：控制板負責將來自61板的控制信號轉化為能夠驅動電動機的信號。2.3 動力

5、電機驅動電路 動力驅動由后輪驅動實現(xiàn)，負責小車的直線方向運動，包括前進和后退，后輪驅動電路是一個全橋驅動電路，如圖 2.7所示：Q1、Q2、Q3、Q4四個三極管組成四個橋臂，Q1和Q4組成一組，Q2和Q3組成一組，Q5控制Q2、Q3的導通與關斷，Q6控制Q1和Q4的導通與關斷，而Q5、Q6由IOB7和IOB6控制，這樣就可以通過IOB7和IOB6控制四個橋臂的導通與關斷控制后輪電機的運行狀態(tài)，使之正轉反轉或者停轉，進而控制小車的前進和后退。 圖 2.7后輪電機驅動電路 當IOB6為高電平、IOB7為低電平時Q1和Q4導通，Q2和Q3截止，后輪電機正轉，小車前進；反之當IOB6為低電平、IOB7

6、為高電平時Q1和Q4截止，Q2和Q3導通，后輪電機反轉，小車倒退；而當IOB7、IOB6同為低電平時Q1、Q2、Q3和Q4都截止，后輪電機停轉，小車停止運動。 注意：IOB7和IOB6不能同時置高電平，這樣會造成后輪驅動全橋短路現(xiàn)象。 2.4 方向電機控制電路 方向控制由前輪驅動實現(xiàn)，包括左轉和右轉，前輪驅動電路也是一個全橋驅動電路，如圖 2.8所示：Q7、Q8、Q9、Q10四個三極管組成四個橋臂，Q7和Q10組成一組，Q8和Q9組成一組，Q11控制Q8、Q9的導通與關斷，Q12控制Q7和Q10的導通與關斷，而Q11、Q12由IOB5和IOB6控制，這樣就可以通過IOB5和IOB6控制前輪電機

7、的正轉和反轉，進而控制小車的左轉和右轉。 注意：IOB5和IOB6不能同時置高電平，這樣會造成前輪驅動全橋短路現(xiàn)象。2.5 語音識別原理簡介 語音識別主要分為“訓練”和“識別”兩個階段。在訓練階段，單片機對采集到的語音樣本進行分析處理，從中提取出語音特征信息，建立一個特征模型；在識別階段，單片機對采集到的語音樣本也進行類似的分析處理，提取出語音的特征信息，然后將這個特征信息模型與已有的特征模型進行對比，如果二者達到了一定的匹配度，則輸入的語音被識別。 三、 軟件流程 3.1 主程序流程圖 以配套資料中的語音識別程序（Car_Demo）為例，說明語音識別小車的實現(xiàn)過程，圖 4.1所示為小車的主程

8、序工作流程。 圖 4.1 主程序流程圖 語音識別小車的主程序流程如圖 4.1所示，分為四大部分：初始化部分、訓練部分、識別部分、重訓操作。 初始化部分：初始化操作將IOB4IOB7設置為輸出端，用以控制電機。訓練部分：訓練部分完成的工作就是建立語音模型。程序一開始判斷小車是否被訓練過，如果沒有訓練過則要求對其進行訓練，并且會在訓練成功之后將訓練的模型存儲到FLASH，在以后使用時不需要重新訓練；如果已經訓練過會把存儲在FLASH中的模型調出來裝載到辨識器中。 識別部分：在識別環(huán)節(jié)當中，如果辨識結果是名字，停止當前的動作并進入待命狀態(tài)，然后等待動作命令。如果辨識結果為動作指令小車會語音告知相應動

9、作并執(zhí)行該動作，在運動過程中可以通過呼叫小車的名字使小車停下來。 重訓操作：考慮到有重新訓練的需求，設置了重新訓練的按鍵（61板的KEY3），循環(huán)掃描該按鍵，一旦檢測到此鍵按下，則將擦除訓練標志位（0xe000單元），并等待復位。復位后，程序重新執(zhí)行，當檢測到訓練標志位為0xffff時會要求重新對其進行訓練。 在程序的代碼中有詳細的注釋，請參看資料中的例程“Car_Demo”。 四、 如何使用 4.1 連接硬件 1）改造新車體把車體的車蓋和內部的原來控制去處，分清楚前輪的電機線（藍、黃）、后輪電機線（紅、黑）、電源線（紅VCC、棕GND）。2）連接新驅動板：A）前輪的電機線（藍、黃）的“藍色”

10、接J3的左插針，“黃色”接J3的右插針。B）后輪的電機線（紅、黑）的“紅色”接J2的左插針，“黑色”接J2的右插針。C）車體的電源線（紅VCC、棕GND）接驅動板的POWER處，同時接到語音控制板的J10（注意分清+、-）。 D）驅動板的SPK接語音控制板的J3，線接好后即可安裝固定新驅動板和語音控制板了小車的硬件連接就完成了。5.2 代碼下載 硬件連接完成之后，檢查無誤，接下來就可以下載程序了。具體的步驟為： 第一步：使用EZ_PROBE下載器，請將一端接PC機并口，一端接語音控制板的5pin接口EZ_PROBE，跳線要連接S5的2與3。 打開集成開發(fā)環(huán)境，打開“FILE/OPEN”中打開“

11、Car_Demo.spj”文件，編譯鏈接。（注意：如果看不到Car_Demo.spj，請在彈出的對話框中選擇打開類型為spj或者所有文件） 第二步：點擊菜單Project>Select Body，或者直接點擊 圖標打開如圖 5.1所示的對話框： 圖 5.1 Select Body對話框 第三步：在彈出的對話框中選擇Body Name為SPCE060A_061A，選擇Probe為Auto，點擊OK按鈕確定。 第四步：點擊IDE工具欄上的圖標，選擇Use ICE模式。分別點擊“”編譯無誤后點“”下載程序5.3 訓練小車 成功下載程序以后，去掉下載線并復位系統(tǒng)（如果使用EZ-Probe還應將P

12、robe選擇跳線S5拔去，接到12處），小車就會提示對它進行訓練。訓練采用應答式訓練，每條指令的訓練次數(shù)為兩次，每一條命令的訓練過程都是一樣的，以“前進”為例說明： 步驟一：小車提示“前進”； 步驟二：告訴小車“前進”； 步驟三：小車提示“請再說一遍”（重復訓練提示音）； 步驟四：再次告訴小車“前進”（重復訓練一次）。 這是一個完整的訓練過程，如果訓練成功，小車會自動進入下一條指令的訓練，并會提示下一條指令對應的動作；如果沒有訓練成功，小車會提示“說什么暗語呀”或者“沒有聽到任何聲音”等信息，這樣的話就要重復剛才所說的四個步驟，直到成功為止。 整個的訓練過程共有5次這樣的訓練，依次為：名稱前進后退左拐右拐。整個的訓練流程如圖 5.2所示： 圖 5.2 小車訓練流程 5.4 聲控小車 訓練完小車之后，怎樣進行聲控操作，讓小車運動或者停下來呢？ 可以直接對小車說前進，或者倒車、左拐、右拐等，小車如果識別出指令會有一個回應信號，告知你它要執(zhí)行的動作，然后執(zhí)行該動作。如果想要小車執(zhí)行其它動作，直接告訴小車將要執(zhí)行動作對應的指令即可。比如告訴小車“倒車”，小車識別出之后就會直接倒車。 5.5 重新訓練 在實際的使用過程當中，可能會