基于16位微控制器的小車(chē)語(yǔ)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?？焖俚靥幚韽碗s的數字信號，同時(shí)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(yǔ)音識別函數可供方便地進(jìn)行調用，不需要過(guò)多地考慮語(yǔ)音算法，為語(yǔ)音識別設計帶來(lái)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(yǔ)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(mǎn)足軟件對空間的要求，且不需要擴展相關(guān)存儲器。另外，該類(lèi)單片機完全支持C語(yǔ)言，軟件編寫(xiě)比較方便，語(yǔ)音處理模塊采用凌陽(yáng)的語(yǔ)音壓縮算法，也用軟件來(lái)實(shí)現。該單片機內部集成有A/D、D/A轉換功能，方便實(shí)現語(yǔ)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(jìn)電機相比較而言，直流電機具有轉速快、控制方便等特點(diǎn)，更能夠滿(mǎn)足小車(chē)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(lái)實(shí)現對小車(chē)的路程測量。在小車(chē)的車(chē)輪轉軸上安裝一個(gè)不透光轉盤(pán)，在轉盤(pán)邊緣均勻地打N個(gè)孔，當紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光經(jīng)小孔照射到接收管時(shí)，接收管的反向端電平將發(fā)生變化，單片機通過(guò)檢測這種電平的變化便可以自行計算出小車(chē)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(diǎn)。

　　系統硬件結構

　　語(yǔ)音控制小車(chē)的系統硬件結構主要由兩部分組成：一部分是SPCE061A精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板，另外一部分是電機控制板。SPCE061A精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板為系統主控模塊，電機控制板則驅動(dòng)小車(chē)的前后兩個(gè)電機按系統的要求工作。

　　小車(chē)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(gè)470μF的去耦電容和一個(gè) 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(gè)控制板的核心部分，其根據61板的具體輸出信號啟動(dòng)或停止相應的電機，并調整電機的正反轉方向，實(shí)現小車(chē)的前進(jìn)、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(gè)單元，前電機的控制電路則只有方向控制單元?？刂茊卧撠熜≤?chē)電機的正轉、反轉和停止三態(tài)控制。速度控制單元是擴展單元，以適應不同的場(chǎng)合需求。

　　紅外對管測小車(chē)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(fā)光管D2和接收管U4安裝在同一水平線(xiàn)上，發(fā)射管D2一直處于發(fā)射工作狀態(tài)。當D2和U4間沒(méi)有被擋住，即D2發(fā)射的紅外線(xiàn)照射在U4上時(shí)，U4的2腳和3腳導通，同時(shí)2腳和1腳也導通，此時(shí)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(tài)。當D2和U4間被擋住時(shí)，即D2發(fā)射的紅外線(xiàn)不能照射在U4上時(shí)，U4的2腳和3腳截止，同時(shí)2腳和1腳也截止，此時(shí)Q1的基極經(jīng)電阻R12和R10接地，即基極電壓為0V，此時(shí)Q1截止，SPEED端經(jīng)電阻R11接到VDD，呈高電平狀態(tài)。單片機通過(guò)檢測這種高低電平的變化來(lái)實(shí)現小車(chē)的路程測量。