單片機實(shí)現智能家居的遠程控制

　　5 主要硬件模塊設計

　　下面主要對主控制器和語(yǔ)音提示電路作介紹。

　　5.1 主控制器

　　系統主控制器主要由MIC 輸入模塊、控制模塊、存儲模塊、功放和喇叭輸出模塊四部分組成，其結構如下。

　?。?） 控制單元與語(yǔ)音識別：由SPCE061A 單片機完成。

　?。?） MIC 輸入模塊：SPCE061A 的A/D 轉換器有8個(gè)通道，其中有一個(gè)通道是MIC_IN 輸入，專(zhuān)門(mén)對語(yǔ)音信號進(jìn)行采樣。選用駐極體話(huà)筒，其偏壓由SPCE061A 的VMIC 腳提供。該模塊電路比較簡(jiǎn)單，只需外接三個(gè)電阻和電容對電流信號進(jìn)行濾波就可以了。

　?。?） 功放和喇叭輸出模塊：SPCE061A 提供雙通道10 位的D/A 輸出AUD1、AUD2,每個(gè)通道的輸出能力是30mA。為了能驅動(dòng)揚聲器放音，我們將輸出電路設計為由負載電阻和三極管8050 組成的功放電路。

　?。?） 存儲模塊：由于芯片內置的存儲空間有限，為了運行復雜的識別程序，必須通過(guò)擴展必要的存儲芯片來(lái)完成系統的功能。在本系統中我們采用SPBA01B 和W29C040 來(lái)對SPCE061A 進(jìn)行Memory 擴展。

　　5.2 語(yǔ)音提示單元

　　本系統主要由語(yǔ)音識別電路和語(yǔ)音提示電路來(lái)完成人機交互，其中語(yǔ)音提示電路的電路原理圖如圖4 所示。

圖4 語(yǔ)音提示電路

　　數碼語(yǔ)音芯片選用的是單片語(yǔ)音錄放集成電路ISD25120,它具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、無(wú)需專(zhuān)用的開(kāi)發(fā)系統等優(yōu)點(diǎn)。錄音時(shí)間為120s,能重復錄放達10 萬(wàn)次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專(zhuān)利技術(shù)，省去了A/D、D/A 轉換器。每個(gè)采樣值直接存儲在片內單個(gè)存儲單元中， 因此能夠非常真實(shí)、自然地再現語(yǔ)音、音樂(lè )、音調和效果聲。

　　SPCE061A的IOA11~IOA15 與ISD25120 的地址線(xiàn)相連，用以設置語(yǔ)音段的起始地址。IOB11 和IOB13 用以控制錄放音狀態(tài)。IOB12 連接一按鍵，供錄放音測試時(shí)使用。ANA IN 與ANA OUT 是模擬信號的輸入端和輸出端，它們之間連接耦合電容，通常取值為0.22~1uF。

　　語(yǔ)音信號由SP+ 和SP- 端經(jīng)耦合器耦合到電話(huà)線(xiàn)或由揚聲器直接播放。錄音時(shí)，單片機通過(guò)口線(xiàn)設置語(yǔ)音段的起始地址，再使端PD 端和P/ R 端和CE 為低電平啟動(dòng)錄音。結束時(shí)，單片機又讓CE 端回到高電平，即完成一段語(yǔ)音的錄制。放音時(shí)，根據需要播放的語(yǔ)音內容，找到相應的語(yǔ)音段起始地址，并通過(guò)口線(xiàn)送出。再將P/ R端設為高電平， PD 端設為低電平，并讓CE 端產(chǎn)生一負脈沖啟動(dòng)放音，這時(shí)單片機只需等待ISD25120 的信息結束信號，即低電平EOM 的產(chǎn)生。結束信號為一負脈沖，在負脈沖的上升沿， 標志著(zhù)該段語(yǔ)音播放結束。

　　6 軟件設計

　　6.1 系統軟件結構

　　軟件的設計不僅要考慮到各個(gè)模塊實(shí)現的功能，而且要對整個(gè)系統進(jìn)行有效的管理和協(xié)調。在此基礎之上，才能夠從整個(gè)系統的角度全面完善地實(shí)現系統所需要的各項功能。本系統的軟件主要包括一個(gè)主程序和四個(gè)子程序， 其總體結構如下圖所示。