基于凌陽SPCE061A單片機的音控小車的設計
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本設計的主要目的是針對智能無人駕駛汽車設計出智能音控小車，在智能化小車上實現語音控制，避免出現許多大大小小的事故。本設計方案也可應用于移庫倒庫過程中，而且在諸如智能建筑、公共便民設施、自動立體車庫等類似的人性化環(huán)境中也能夠發(fā)揮其作用[1]。
1 系統(tǒng)的總體設計方案及硬件設計
1. 1系統(tǒng)的總體設計描述
本設計以凌陽單片機SPCE061A為核心控制部件，采用減速直流電機LS17RU419i、電機驅動芯片L298N、紅外線光電傳感器ST178等為主要元件，以智能控制技術為理論基礎，通過程序利用SPCE061A的語音模塊，根據麥克風采集的語音信號與事先訓練好的語音庫的特征語音進行對比，進行語音辨識并通過語音命令小車行進、轉向及倒庫等操作。音控小車總體結構如圖1所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173580.htm
1. 2系統(tǒng)的核心部件
SPCE061A 芯片內部集成了 ICE、FLASH、SRAM、通用 I/O 端口、定時器/計數器、中斷控制、CPU 時鐘鎖相環(huán)、ADC、DAC輸出、UART、SIO、低電壓監(jiān)測/低電壓復位等模塊[2-3]。SPCE061A可以使外圍電路大大簡化,節(jié)省小車內部的空間，并且凌陽單片機具有語音功能，可以加入語音識別模塊。
1. 3 小車電機驅動設計
L298是SGS公司的產品，L298N為15個管角的單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅動，設計用L298N來接收DTL或者TTL邏輯電平，驅動感性負載(比如繼電器，直流和步進馬達)和開關電源晶體管。內部包含4通道邏輯驅動電路，其額定工作電流為 1 A，最大可達 1.5 A，Vss 電壓最小 4.5 V，最大可達 36 V；Vs 電壓最大值也是 36 V。L298N可直接對電機進行控制，無須隔離電路，可以驅動雙電機。根據L298N芯片的特點以及SPCE061A自身的特點，把IOA4～IOA7作為輸出口，分別與L298N的IN1～IN4相接，其VS、VSS分別接+12 V、+5 V電源，其輸出口OUT1～OUT2接轉向電機，OUT3～OUT4接驅動電機，根據設計要求，結合所編好的程序，根據所發(fā)語音命令，接收信號，便可給[P_IOA_DATA]傳送數據，從而控制轉向電機和驅動電機。其連接圖如圖2所示。
1. 4車身微調裝置
車身的微調裝置采用紅外線光電傳感器ST178，ST178由4個管腳組成，是集發(fā)射和接收于一體的傳感器。發(fā)射和接收管分別采用高發(fā)射功率紅外線光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。工作的范圍可達到4 mm～10 mm左右,采用非接觸監(jiān)測的方式。
經過反復試驗證實，ST178紅外線光電傳感器的發(fā)射管要加500 Ω的電阻用來限流，而接收管則要接20 kΩ上拉電阻，兩管均接5 V電源，工作時電壓達到4.8 V，當距離發(fā)射頭或接收頭1cm左右的位置有障礙物阻擋時電壓迅速降到1 V。具體電路如圖3所示。
1. 5系統(tǒng)硬件部分設計
音控小車主要由電機和電機驅動部分組成，電機有2個分別用來控制后輪的驅動和前輪的轉向，采用芯片L298做為電機的驅動電路，可以驅動雙電機。小車為4輪結構，其中前面2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2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。利用直流減速電機控制小車的驅動，可以不考慮調速，利用步進電機控制小車的轉向來提高小車的整體性能，具有很高的性價比。供電電源選用3塊4 V手機電池串聯成12 V電源給小車提供電能。車身裝有5個傳感器在不同方向用來進行微調，防止撞壁。小車前進過程中當接收到語音命令時，可執(zhí)行行進、轉向及倒庫等操作。
本設計最終實現了對音控小車的設計，圖4所示是基于凌陽單片機語音控制小車的實物圖，其具體結構是1喇叭、2車輪、3凌陽單片機、4光電傳感器、5電池及驅動板、6電機。
2系統(tǒng)的軟件設計
2. 1語音識別模塊設計
小車的語音識別模塊選用凌陽科技公司SPCE061A開發(fā)板。SPCE061A內嵌7通道10位電壓A/D轉換器(ADC)和單通道聲音A/D轉換,聲音A/D轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制功能,其本身已經成為基本的語音處理平臺。本系統(tǒng)采用A2000模塊，其語音壓縮編碼率為24 kb/s，采樣頻率為16 kHz[4]。
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