語(yǔ)音控制小車(chē)使用說(shuō)明

1、語(yǔ) 音 控 制 小 車(chē)用 戶 說(shuō) 明 書(shū) 目錄一、語(yǔ)音控制小車(chē)概述31.1 功能簡(jiǎn)介31.2 參數(shù)說(shuō)明31.3 注意事項(xiàng)3二、小車(chē)實(shí)物42.1 車(chē)體結(jié)構(gòu)42.2 小車(chē)實(shí)物圖42.3 動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路52.4 方向電機(jī)控制電路62.5 語(yǔ)音識(shí)別原理簡(jiǎn)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(xùn)練小車(chē)95.4 聲控小車(chē)105.5 重新訓(xùn)練11一、語(yǔ)音控制小車(chē)概述 1.1 功能簡(jiǎn)介 語(yǔ)音控制小車(chē)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(chē)采用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，可通過(guò)語(yǔ)音命令對(duì)其行駛狀態(tài)進(jìn)行控制。 語(yǔ)音控

2、制小車(chē)的主要功能： 1） 可以通過(guò)簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能； 2） 配合SPCE061A的語(yǔ)音特色，利用系統(tǒng)的語(yǔ)音播放和語(yǔ)音識(shí)別資源，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制的功能； 3）可以在行走過(guò)程中聲控改變小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 4）在超出語(yǔ)音控制范圍時(shí)能夠自動(dòng)停車(chē)。 1.2 參數(shù)說(shuō)明 車(chē)體：雙電機(jī)四輪驅(qū)動(dòng) 供電：電池（四節(jié)AA：1.5V×4） 工作電壓：DC 4V6V 工作電流：運(yùn)動(dòng)時(shí)約200mA 1.3 注意事項(xiàng) 1）安裝電池一定要注意電池的正負(fù)極性，切勿裝反； 2）長(zhǎng)期不用請(qǐng)將電池從電池盒中取出； 3） 由于語(yǔ)音信號(hào)的不確定性，語(yǔ)音識(shí)別的過(guò)程會(huì)出現(xiàn)一定的誤差和不準(zhǔn)確性； 4）由于

3、小車(chē)行動(dòng)比較靈活，速度比較快，在使用時(shí)一定要注意保持場(chǎng)地足夠大，且保證不會(huì)對(duì)周?chē)奈矬w造成傷害； 5）不要讓小車(chē)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(chē)所受阻力過(guò)大，造成小車(chē)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(chē)的控制電路。 二、小車(chē)實(shí)物 2.1 車(chē)體結(jié)構(gòu) 語(yǔ)音控制小車(chē)為四輪結(jié)構(gòu)，車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1所示。其中前面兩個(gè)車(chē)輪由前輪電機(jī)控制，在連桿和支點(diǎn)作用下控制前輪左右擺動(dòng)，來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)的前進(jìn)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(gè)車(chē)輪由后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為整個(gè)小車(chē)提供動(dòng)力，所以又稱前面的輪子為方向輪，后面的兩個(gè)輪子為驅(qū)動(dòng)輪，如圖 2.2所示。

4、2.2 小車(chē)實(shí)物圖 圖 2.3整個(gè)小車(chē)分為三大部分：車(chē)體部分、61板、控制板，如圖 2.3所示。 1）車(chē)體部分：小車(chē)車(chē)體主要為兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，分前輪（方向）驅(qū)動(dòng)和后輪（動(dòng)力驅(qū)動(dòng)）。在車(chē)體的下面有一個(gè)可以安裝4節(jié)AA電池的電池盒，整個(gè)小車(chē)的電源就是由它來(lái)提供的。在小車(chē)的底部有一個(gè)小開(kāi)關(guān)，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)小車(chē)的電源開(kāi)通與關(guān)斷。 2）61板：61板是小車(chē)的核心部分，它負(fù)責(zé)整個(gè)小車(chē)控制信號(hào)的產(chǎn)生，以及語(yǔ)音的播放和識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)。在不使用小車(chē)時(shí)可以將61板從小車(chē)上拆下來(lái)，61板仍然是完整的，可以用它來(lái)做其它的實(shí)驗(yàn)或開(kāi)發(fā)。 3）控制板：控制板負(fù)責(zé)將來(lái)自61板的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信號(hào)。2.3 動(dòng)力

5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)由后輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)小車(chē)的直線方向運(yùn)動(dòng)，包括前進(jìn)和后退，后輪驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，如圖 2.7所示：Q1、Q2、Q3、Q4四個(gè)三極管組成四個(gè)橋臂，Q1和Q4組成一組，Q2和Q3組成一組，Q5控制Q2、Q3的導(dǎo)通與關(guān)斷，Q6控制Q1和Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷，而Q5、Q6由IOB7和IOB6控制，這樣就可以通過(guò)IOB7和IOB6控制四個(gè)橋臂的導(dǎo)通與關(guān)斷控制后輪電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使之正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)或者停轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車(chē)的前進(jìn)和后退。 圖 2.7后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)IOB6為高電平、IOB7為低電平時(shí)Q1和Q4導(dǎo)通，Q2和Q3截止，后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)前進(jìn)；反之當(dāng)IOB6為低電平、IOB7

6、為高電平時(shí)Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，后輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車(chē)倒退；而當(dāng)IOB7、IOB6同為低電平時(shí)Q1、Q2、Q3和Q4都截止，后輪電機(jī)停轉(zhuǎn)，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)。 注意：IOB7和IOB6不能同時(shí)置高電平，這樣會(huì)造成后輪驅(qū)動(dòng)全橋短路現(xiàn)象。 2.4 方向電機(jī)控制電路 方向控制由前輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，包括左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，前輪驅(qū)動(dòng)電路也是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路，如圖 2.8所示：Q7、Q8、Q9、Q10四個(gè)三極管組成四個(gè)橋臂，Q7和Q10組成一組，Q8和Q9組成一組，Q11控制Q8、Q9的導(dǎo)通與關(guān)斷，Q12控制Q7和Q10的導(dǎo)通與關(guān)斷，而Q11、Q12由IOB5和IOB6控制，這樣就可以通過(guò)IOB5和IOB6控制前輪電機(jī)

7、的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車(chē)的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。 注意：IOB5和IOB6不能同時(shí)置高電平，這樣會(huì)造成前輪驅(qū)動(dòng)全橋短路現(xiàn)象。2.5 語(yǔ)音識(shí)別原理簡(jiǎn)介 語(yǔ)音識(shí)別主要分為“訓(xùn)練”和“識(shí)別”兩個(gè)階段。在訓(xùn)練階段，單片機(jī)對(duì)采集到的語(yǔ)音樣本進(jìn)行分析處理，從中提取出語(yǔ)音特征信息，建立一個(gè)特征模型；在識(shí)別階段，單片機(jī)對(duì)采集到的語(yǔ)音樣本也進(jìn)行類似的分析處理，提取出語(yǔ)音的特征信息，然后將這個(gè)特征信息模型與已有的特征模型進(jìn)行對(duì)比，如果二者達(dá)到了一定的匹配度，則輸入的語(yǔ)音被識(shí)別。 三、 軟件流程 3.1 主程序流程圖 以配套資料中的語(yǔ)音識(shí)別程序（Car_Demo）為例，說(shuō)明語(yǔ)音識(shí)別小車(chē)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，圖 4.1所示為小車(chē)的主程

8、序工作流程。 圖 4.1 主程序流程圖 語(yǔ)音識(shí)別小車(chē)的主程序流程如圖 4.1所示，分為四大部分：初始化部分、訓(xùn)練部分、識(shí)別部分、重訓(xùn)操作。 初始化部分：初始化操作將IOB4IOB7設(shè)置為輸出端，用以控制電機(jī)。訓(xùn)練部分：訓(xùn)練部分完成的工作就是建立語(yǔ)音模型。程序一開(kāi)始判斷小車(chē)是否被訓(xùn)練過(guò)，如果沒(méi)有訓(xùn)練過(guò)則要求對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，并且會(huì)在訓(xùn)練成功之后將訓(xùn)練的模型存儲(chǔ)到FLASH，在以后使用時(shí)不需要重新訓(xùn)練；如果已經(jīng)訓(xùn)練過(guò)會(huì)把存儲(chǔ)在FLASH中的模型調(diào)出來(lái)裝載到辨識(shí)器中。 識(shí)別部分：在識(shí)別環(huán)節(jié)當(dāng)中，如果辨識(shí)結(jié)果是名字，停止當(dāng)前的動(dòng)作并進(jìn)入待命狀態(tài)，然后等待動(dòng)作命令。如果辨識(shí)結(jié)果為動(dòng)作指令小車(chē)會(huì)語(yǔ)音告知相應(yīng)動(dòng)

9、作并執(zhí)行該動(dòng)作，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以通過(guò)呼叫小車(chē)的名字使小車(chē)停下來(lái)。 重訓(xùn)操作：考慮到有重新訓(xùn)練的需求，設(shè)置了重新訓(xùn)練的按鍵（61板的KEY3），循環(huán)掃描該按鍵，一旦檢測(cè)到此鍵按下，則將擦除訓(xùn)練標(biāo)志位（0xe000單元），并等待復(fù)位。復(fù)位后，程序重新執(zhí)行，當(dāng)檢測(cè)到訓(xùn)練標(biāo)志位為0xffff時(shí)會(huì)要求重新對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。 在程序的代碼中有詳細(xì)的注釋，請(qǐng)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(chē)體把車(chē)體的車(chē)蓋和內(nèi)部的原來(lái)控制去處，分清楚前輪的電機(jī)線（藍(lán)、黃）、后輪電機(jī)線（紅、黑）、電源線（紅VCC、棕GND）。2）連接新驅(qū)動(dòng)板：A）前輪的電機(jī)線（藍(lán)、黃）的“藍(lán)色”

10、接J3的左插針，“黃色”接J3的右插針。B）后輪的電機(jī)線（紅、黑）的“紅色”接J2的左插針，“黑色”接J2的右插針。C）車(chē)體的電源線（紅VCC、棕GND）接驅(qū)動(dòng)板的POWER處，同時(shí)接到語(yǔ)音控制板的J10（注意分清+、-）。 D）驅(qū)動(dòng)板的SPK接語(yǔ)音控制板的J3，線接好后即可安裝固定新驅(qū)動(dòng)板和語(yǔ)音控制板了小車(chē)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(wú)誤，接下來(lái)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(qǐng)將一端接PC機(jī)并口，一端接語(yǔ)音控制板的5pin接口EZ_PROBE，跳線要連接S5的2與3。 打開(kāi)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，打開(kāi)“FILE/OPEN”中打開(kāi)“

11、Car_Demo.spj”文件，編譯鏈接。（注意：如果看不到Car_Demo.spj，請(qǐng)?jiān)趶棾龅膶?duì)話框中選擇打開(kāi)類型為spj或者所有文件） 第二步：點(diǎn)擊菜單Project>Select Body，或者直接點(diǎn)擊 圖標(biāo)打開(kāi)如圖 5.1所示的對(duì)話框： 圖 5.1 Select Body對(duì)話框 第三步：在彈出的對(duì)話框中選擇Body Name為SPCE060A_061A，選擇Probe為Auto，點(diǎn)擊OK按鈕確定。 第四步：點(diǎn)擊IDE工具欄上的圖標(biāo)，選擇Use ICE模式。分別點(diǎn)擊“”編譯無(wú)誤后點(diǎn)“”下載程序5.3 訓(xùn)練小車(chē) 成功下載程序以后，去掉下載線并復(fù)位系統(tǒng)（如果使用EZ-Probe還應(yīng)將P

12、robe選擇跳線S5拔去，接到12處），小車(chē)就會(huì)提示對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練采用應(yīng)答式訓(xùn)練，每條指令的訓(xùn)練次數(shù)為兩次，每一條命令的訓(xùn)練過(guò)程都是一樣的，以“前進(jìn)”為例說(shuō)明： 步驟一：小車(chē)提示“前進(jìn)”； 步驟二：告訴小車(chē)“前進(jìn)”； 步驟三：小車(chē)提示“請(qǐng)?jiān)僬f(shuō)一遍”（重復(fù)訓(xùn)練提示音）； 步驟四：再次告訴小車(chē)“前進(jìn)”（重復(fù)訓(xùn)練一次）。 這是一個(gè)完整的訓(xùn)練過(guò)程，如果訓(xùn)練成功，小車(chē)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入下一條指令的訓(xùn)練，并會(huì)提示下一條指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作；如果沒(méi)有訓(xùn)練成功，小車(chē)會(huì)提示“說(shuō)什么暗語(yǔ)呀”或者“沒(méi)有聽(tīng)到任何聲音”等信息，這樣的話就要重復(fù)剛才所說(shuō)的四個(gè)步驟，直到成功為止。 整個(gè)的訓(xùn)練過(guò)程共有5次這樣的訓(xùn)練，依次為：名稱前進(jìn)后退左拐右拐。整個(gè)的訓(xùn)練流程如圖 5.2所示： 圖 5.2 小車(chē)訓(xùn)練流程 5.4 聲控小車(chē) 訓(xùn)練完小車(chē)之后，怎樣進(jìn)行聲控操作，讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)或者停下來(lái)呢？ 可以直接對(duì)小車(chē)說(shuō)前進(jìn)，或者倒車(chē)、左拐、右拐等，小車(chē)如果識(shí)別出指令會(huì)有一個(gè)回應(yīng)信號(hào)，告知你它要執(zhí)行的動(dòng)作，然后執(zhí)行該動(dòng)作。如果想要小車(chē)執(zhí)行其它動(dòng)作，直接告訴小車(chē)將要執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)的指令即可。比如告訴小車(chē)“倒車(chē)”，小車(chē)識(shí)別出之后就會(huì)直接倒車(chē)。 5.5 重新訓(xùn)練 在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)