基于spce061a单片机智能小车设计

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1、基于SPCE061A单片机智能小车设计　　摘要：本文设计并制作一种智能避障小车。以凌阳单片机SPCE061A为核心控制部件，外围电路包括直流电机、电机驱动芯片、超声波传感器等。该系统的智能控制软件包括小车避障及路径控制软件和语音识别模块。利用SPCE061A的语音模块，根据麦克风采集的语音信号与事先训练好的语音库的特征语音进行对比，进行语音辨识并通过语音命令小车行进、转向及倒车等操作，实现智能音控小车的运行状态；利用红外传感器检测路径信息，实现小车的智能避障功能。关键词：语音识别凌阳SPCE061A单片机避障。中

2、图分类号：TPl8文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0088-021系统的总体设计方案和硬件设计本设计主要有三个部分组成，分别是以凌阳SPCE061A精简开发板为核心。车体电机驱动电路板和小车的车体框架为辅。人通过凌阳SPCE061A开发板上的MIC-IN输入语音，然后经过事先编好的程序对其进行采样、放大、核对。核对正确后将语音信号做出的指示传达给车体电机电路板，从而控制电机的正反转、和停三种状态。在通过电机转速的调节来实现小车的前进、倒退、停止、左转、右转功能。61.1系统的核心

3、部件本文设计基于SPCE061A单片机的控制主板，包括外围接口、按键、麦克、液晶显示器。SPCE061A是16位结构的微控制器，其内部集成了ICE、FLASH、SRAM、32位通用I/O端口、ADC、DAC输出、定时器/计数器、WatchDog、中断控制、CPU时钟PLL、UART、SIO、低电压监测/低电压复位等模块[1]。SPCE061A可以使外围电路大大简化，并且凌阳单片机本身具有语音功能，可以加入语音识别模块，简化了车体机构。对于接口主要在串联和并联输入输出口，其余的I/O全部用插针引出。1.2小车电机驱

4、动设计由于SPCE061A的I/O口的电压较小，不能直接和电机相连，本文采用的是双全桥步进电机专用驱动芯片L298N[2]。L289芯片有16个引脚，内包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑信号，可驱动36V、2A以下的步进电机，此芯片可直接由单片机的I/O端口来提供模拟时序信号，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个步进电机；IN1～IN4输入控制电位来控制电机的正反转；PWM脉宽

5、调制[3]信号控制电机的转速。驱动电路图如图1所示。6车体电机采用两个步进电机，主要用于提供动力，另外还有一个可以360度转向的车轮做支撑作用。该步进电机采用单极性直流电源供电，只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。在实际设计中要考虑到步进电机的散热问题，本文采用散热片等散热措施进行散热。1.3小车的听觉避障本文采用HC-SR04超声波传感器，利用其反馈信号调整小车的运行状态。该传感器只有2CM的盲区，工作范围在2cm-450cm，采用的是非接触式的测量方式，设计实现方便。该模块采用I

6、/O触发测距，给至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；若有信号返回，通过I/O输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间×声速（340m/s））/2。测量周期为60ms超声波时序图如图2所示。2系统软件设计系统软件设计主要包括两个方面，第一个方面就是语音识别系统，第二个方面就是智能避障。我们使用的软件编程语言是C语言[3]，而开发软件使用的是u’nSPIDE。2.1语言识别系统6语音识别系统主要分为初始化、训练、识别三个部分，基

7、于凌阳SPCE061A本身就具有语音处理系统，在这里本文只是选择了相应的模块进行工作，其语音相应的压缩编码率为24kb/s，采样频率为16kHz[4]。程序设计流程图如图3所示。所谓初始化就是在小车进入训练之前的复位操作，把以前的语音数据全部清零，等待语音命令重置，每当执行一个动作的时候需要输入两条语音命令，第一条是操作允许命令（比如说是小车的名字），第二条是命令执行动作，这样做是为了防止人们无意中的动作执行语音被录取造成小车做出错误的行动。训练就是给小车的语音系统提供语音参照号模块。当操作者连续录入语音，其顺序

8、依次是名字—前进—后退—左转—右转—停止。当输入完成后就会把该语音作为标准储存在SPCE061A的Flash中。识别就是用外界接收到的语音同我们事先输入的语音标准做比较，若与标准相吻合则执行操作。当在识别环节当中，如果辨识结果是小车的名字，小车直接置待命状态，然后等待动作命令。只有检测到动作命语音时，小车才会根据相应的辨识结果执行动作。小车在执行完相应的命令之后结束待命状