基于SPCE061A的智能小車機(jī)器人電路設(shè)計(jì)

　　SPCE061A 是一款16位獨(dú)具語音特色的控制器， 片內(nèi)采用的nSPTM （ microcontro ller and signal processor） 核心處理器， 具有較高的處理速度， 能夠完成16位算術(shù)邏輯運(yùn)算、16 × 16位硬件乘法運(yùn)算和DSP內(nèi)積濾波運(yùn)算， 能夠快速處理復(fù)雜的數(shù)字信號， 不需要額外的專用語音控制芯片， 就能實(shí)現(xiàn)語音的編解碼等， 既節(jié)省了設(shè)計(jì)成本， 又能滿足一定的控制要求?？刂破鞑捎媚K化架構(gòu)， 集成了ICE（在線仿真）、鎖相環(huán)振蕩器、時(shí)基控制器、7通道10位AD轉(zhuǎn)換器、單通道AD+ AGC（自動(dòng)增益）轉(zhuǎn)換器、雙通道10位DA轉(zhuǎn)換器、通用異步通信接口、串行輸入輸出接口、電壓監(jiān)控等模塊。

　　語音輸入電路設(shè)計(jì)

　　小車的語音輸入電路如圖2所示。其中， VM IC 提供傳聲器的電源， VSS是系統(tǒng)的模擬地， VCM 為參考電壓， 1腳和2腳分別是傳聲器X1 的正極、負(fù)極的輸入引腳。當(dāng)對著傳聲器講話時(shí)， 1腳和2 腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形， 并在SPCE061A 的兩個(gè)端口處形成兩路反相的波形， 送到SPCE061A 控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大， 經(jīng)過放大的音頻信號， 通過ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量， 保存到相應(yīng)的寄存器中， 然后對這些數(shù)字音頻信號進(jìn)行壓縮、辨識、播放等處理。

　　圖2 語音輸入電路

　　語音輸出電路設(shè)計(jì)

　　小車的語音輸入電路如圖3所示。其中， VDDH 為參考電壓， VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的9端， 通過音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030， 經(jīng)音頻放大后， 音頻信號從SPY0030輸出經(jīng)J2端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。

　　圖3 語音輸出電路

　　光電檢測電路設(shè)計(jì)

　　小車的光電檢測電路采用E18-D80NK型號的光電傳感器， 它集發(fā)射和接受于一體， 紅外發(fā)射管向某一方向發(fā)射紅外線， 遇到障礙物后紅外線被反射由接收管接受， 從而判斷出小車的前方是否有障礙物， 對障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過傳感器上的微調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器前端增加了透鏡， 利用聚焦作用遠(yuǎn)距離探測物體。傳感器內(nèi)部集成了放大、比較、調(diào)制電路， 使傳感器受可見光的影響較小， 光電檢測電路的連接圖如圖4所示。

　　圖4 光電檢測電路

　　驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　小車的驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路， Q1，Q2， Q3， Q4四個(gè)三極管組成4個(gè)橋臂， Q5 控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷， Q6控制Q1 和Q4 的導(dǎo)通和關(guān)斷， 驅(qū)動(dòng)電路分別用于后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路和前輪方向驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)1管腳為高電平， 2管腳為低電平時(shí)時(shí)Q1 和Q4 導(dǎo)通， Q2和Q3截止， 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)； 當(dāng)1管腳為低電平， 2管腳為高電平時(shí)時(shí)Q1和Q4截止， Q2和Q3導(dǎo)通， 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車輪反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　圖5 驅(qū)動(dòng)電路

　　將語音輸入電路的1， 2 端口分別連接到SPCE061A控制器的M ICP， N ICN 管腳上； 將語音輸出電路的9端口連接SPCE061A的DAC1管腳； 后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路的1， 2端連接到SPCE061A的IOB8， IOB9管腳， 前輪方向驅(qū)動(dòng)電路的1， 2端連接到SPCE061A 的IOB10， IOB11管腳； 光電檢測電路的OUT 端連接SPCE061A 的IOB12 管腳， 智能小車的整體連接如圖6所示。

　　圖6 智能小車整體連接圖

　　介紹了一種基于SPCE061A 的智能音控小車機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程， 給出了智能小車的硬件構(gòu)成。從軟件設(shè)計(jì)的角度闡述了小車使用語音辨識和中斷技術(shù)的智能控制算法， 并詳細(xì)說明了語音辨識技術(shù)在智能小車上的實(shí)現(xiàn)過程。實(shí)驗(yàn)表明智能小車運(yùn)作良好。