基于SPCE061A的聲控汽車的設(shè)計與實現(xiàn)

彭玲（廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083）

基于SPCE061A的聲控汽車的設(shè)計與實現(xiàn)

彭玲
（廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083）

本文利用語音識別技術(shù)設(shè)計了聲控小汽車系統(tǒng)，該系統(tǒng)能利用凌陽SPCE061A單片機(jī)把特定的聲音模擬信號轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)的數(shù)字信號，從而使小汽車運動起來。

SPCE061A；語音識別；驅(qū)動；電機(jī)

1.引言

20世紀(jì)20年代，語音識別技術(shù)就開始得到研究[1]。隨后，各類語音識別系統(tǒng)相繼誕生，語音識別技術(shù)也逐漸得到完善[2]。最近幾年，語音識別技術(shù)作為一門相對成熟且與人聯(lián)系密切的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，本課題研究的聲控小汽車，是希望語音識別技術(shù)能運用到汽車中，讓汽車變得更加智能化。本課題研究設(shè)計的聲控小汽車是對語音識別功能運用到汽車控制上的初步探討和簡單設(shè)計，設(shè)計出小汽車的整體模型，實現(xiàn)聲音控制小汽車行駛。

2.總體方案設(shè)計

聲控小汽車采用了凌陽SPCE061A作為整個小汽車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，該單片機(jī)具有語音識別和語音播放的功能[3]，主要負(fù)責(zé)聲音指令獲取和識別的工作，聲音信號從MIC麥克風(fēng)處傳入，經(jīng)過一系列的語音處理步驟，將模擬信號轉(zhuǎn)化為控制電機(jī)的數(shù)字信號，并把處理后的數(shù)據(jù)通過I/O口輸出。該設(shè)計的基本架構(gòu)如圖1所示。

圖1 聲控小汽車總體架構(gòu)圖

3.硬件設(shè)計

聲控小汽車在硬件層上的設(shè)計分為語音識別層設(shè)計、驅(qū)動層設(shè)計和車體設(shè)計三部分。語音識別層設(shè)計由SPCE061A單片機(jī)構(gòu)成，主要負(fù)者將接收的聲音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過自身強(qiáng)大的計算能力和較多的I/O接口把處理完的信息傳遞給驅(qū)動部分。驅(qū)動部分的構(gòu)成有驅(qū)動板和電機(jī)，驅(qū)動板的作用是控制小汽車的工作方式，分別有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)四種方式。選用直流型電機(jī)負(fù)者驅(qū)動小汽車，降低了小汽車控制的難度。車體部分采用了較為實用性的托盤式三輪車，這樣做可以直接將前兩個部分的硬件固定在托盤上，簡化了整體硬件設(shè)計的難度。

4.軟件設(shè)計

聲控小汽車的軟件設(shè)計主要包括訓(xùn)練子程序、識別子程序和驅(qū)動控制子程序。訓(xùn)練的目的是為了獲取聲音模板，這些模板會被存儲到模板庫中。到了識別階段，最新獲取到的模板會和之前訓(xùn)練的模板進(jìn)行匹配，最接近的一組將作為識別結(jié)果輸出對應(yīng)的信息，這些信息將會通過I/O口輸出到驅(qū)動模塊中?？刂谱映绦虻墓δ苁亲岆姍C(jī)正向轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動，從而改變小汽車的運動狀態(tài)和方向。具體流程如圖2所示。

圖2 聲控小汽車語音訓(xùn)練和識別的流程圖

5.測試

首先將聲控小汽車的硬件連接，包括SPCE061A單片機(jī)與電源的連接、SPCE061A單片機(jī)與驅(qū)動板的連接、SPCE061A單片機(jī)與喇叭的連接、驅(qū)動板與電機(jī)的連接四個部分，連接后的實物圖如圖3所示。然后按照代碼設(shè)計的順序，根據(jù)提示音對聲控小汽車進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練順序為前進(jìn)、倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四個指令。每個指令會訓(xùn)練兩次，如果每個訓(xùn)練都成功，車上的喇叭會播放訓(xùn)練成功的提示音。等成功完成訓(xùn)練環(huán)節(jié)，小汽車就可以開始語音識別環(huán)節(jié)了。聲控小汽車在接收到“前進(jìn)”指令時，會往前移動一段距離；聲控小汽車在接收到“倒車”指令時，會向后移動一段距離；聲控小汽車在接收到“左轉(zhuǎn)”指令時，會向左前方移動；聲控小汽車在接收到“右轉(zhuǎn)”指令時，會向右前方行駛。

圖3 聲控小汽車連線后的實物圖

6.總結(jié)

本設(shè)計的聲控小汽車經(jīng)過多次測試，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，小汽車能實現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的功能，同時，小汽車的語音識別功能運行比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)經(jīng)常不識別或識別錯誤的現(xiàn)象，當(dāng)然也存在著許多不足的地方，比如在功能設(shè)計方面較為單一。在后期的維護(hù)中，會適當(dāng)?shù)卦黾右恍┕δ?，比如增加小汽車蔽障功能，采用PWM波控制小汽車驅(qū)動，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，完善聲控小汽車的設(shè)計。

[1]陳磊.帶噪環(huán)境下的漢語連續(xù)語音識別研究[D].合肥:安徽大學(xué),2010年.

[2]景新幸.基于DSP的語音識別系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].桂林:桂林電子科技大學(xué),2011年.

[3]薛強(qiáng)強(qiáng).新型導(dǎo)游機(jī)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計[D].太原:中北大學(xué),2013 年.

[4]徐理英.基于語音辨識的遙控小車的設(shè)計[J].微計算機(jī)信息,2009年11期.

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