基于無(wú)線(xiàn)通話(huà)技術(shù)的車(chē)載語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王懷德　王先早　宋建偉　唐連宇　姜慶標(biāo)

【摘 要】為減少因?yàn)殡p方或多方車(chē)主因?yàn)闊o(wú)法溝通而導(dǎo)致的交通事故，設(shè)計(jì)了一種駕駛員可以隨時(shí)與附近車(chē)輛駕駛員進(jìn)行通話(huà)的語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以stm32單片機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)構(gòu)成車(chē)載語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)應(yīng)用于此系統(tǒng)的程序語(yǔ)言，借助該系統(tǒng)，將周?chē)?chē)輛的車(chē)牌快速顯示在OLED顯示屏上，駕駛員即可與周?chē)?chē)輛駕駛員進(jìn)行語(yǔ)音對(duì)話(huà)，以預(yù)防因無(wú)法溝通而導(dǎo)致的交通事故。

【關(guān)鍵詞】stm32單片機(jī);無(wú)線(xiàn)發(fā)送、接收;即時(shí)語(yǔ)音對(duì)話(huà);OLED顯示

中圖分類(lèi)號(hào)： V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）33-0007-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.003

Design of Vehicle Voice Dialogue System Based on Wireless call Technology

WANG Huai-de WANG Xian-zao SONG Jian-wei TANG Lian-yu JIANG Qing-biao

（School of Automotive & Rail Transit， Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 210000，China）

【Abstract】In order to reduce traffic accidents caused by the inability of two or more car owners to communicate， a voice conversation system is designed in which drivers can communicate with drivers of nearby vehicles at any time. The system is based on stm32 single chip microcomputer and combines wireless communication technology to form a vehicle-mounted voice dialogue system. The program language applied to this system is designed. With the help of this dialogue system， the license plates of the surrounding vehicles are quickly displayed on the OLED display screen. The drivers use wireless communication technology to conduct real-time voice dialogue with the drivers of the surrounding vehicles to prevent traffic accidents caused by communication failure.

【Key words】Stm32 single chip microcomputer; Wireless transmission and reception; Instant voice conversation; OLED display

0 引言

本課題的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一種可放在車(chē)上，使駕駛員可以隨時(shí)與附近車(chē)輛駕駛員進(jìn)行通話(huà)的語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)。此系統(tǒng)旨在使司機(jī)可以互相溝通，減少誤解的產(chǎn)生，可以有效地減少交通事故的發(fā)生。此外，駕駛員遇到緊急狀況可以向周?chē)能?chē)輛尋求幫助，也可通過(guò)此系統(tǒng)提醒附近出現(xiàn)問(wèn)題車(chē)輛的駕駛員。

就語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外目前的語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)都是朝著語(yǔ)音識(shí)別，人機(jī)對(duì)話(huà)這兩個(gè)方向發(fā)展的，并且取得了顯著的成績(jī)。我們這個(gè)項(xiàng)目是針對(duì)多車(chē)之間的對(duì)話(huà)，目前國(guó)內(nèi)外還未有關(guān)于車(chē)載語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)（車(chē)與車(chē)）的研究。由于其他車(chē)載語(yǔ)音技術(shù)發(fā)展較成熟，我們的項(xiàng)目會(huì)較容易展開(kāi)。

此系統(tǒng)應(yīng)用前景廣泛，具有較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)方案

本車(chē)載語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)，主要由電源模塊、顯示與按鍵模塊、信號(hào)處理模塊、信號(hào)收發(fā)模塊、USB模塊、中央處理模塊組成。

電源由電池或USB提供，該模塊是系統(tǒng)的供電裝置，保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。信號(hào)處理模塊是由芯片TLV320AIC23組成，其將音頻信號(hào)處理給中央處理模塊。信號(hào)收發(fā)模塊由芯片NRF24L01組成，其可以接收并發(fā)送中央處理單元的信號(hào)。顯示與按鍵模塊是由顯示屏（OLED）與按鍵組成，是用戶(hù)直接操作的模塊。USB模塊包括USB-MINI和CH340G芯片組成。中央處理模塊是由STM32F103C8T6組成。

本文的基于無(wú)線(xiàn)通話(huà)技術(shù)的車(chē)載語(yǔ)音對(duì)話(huà)系統(tǒng)框架組成如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

2.1 語(yǔ)音對(duì)話(huà)單元設(shè)計(jì)

NRF24L01芯片與TLV320AIC23芯片是本系統(tǒng)的語(yǔ)音對(duì)話(huà)單元的核心。NRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4至2.5GHzISM頻段，其輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置;該芯片能耗低但功能強(qiáng)大，適用于多種無(wú)線(xiàn)通信的場(chǎng)合。TLV320AIC23芯片是一款高性能立體聲音頻編解碼器，支持MIC和LINE IN輸入，本系統(tǒng)采用MIC輸入。其高度集成在芯片內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣技術(shù)先進(jìn)，且功耗低。將此兩個(gè)芯片與單片機(jī)相連，通過(guò)軟件編程控制，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)話(huà)功能。

2.2 系統(tǒng)電源單元設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)有兩種供電方式，一是3V紐扣電池供電，二是USB供電。供電模塊使用TPS61202和AMS1117芯片，TSP61202芯片是高性能升壓芯片，單個(gè)芯片即可完成升壓式電源，AMS1117芯片是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器。紐扣電池供電，為3V電源，先使用TPS61202芯片3V電壓轉(zhuǎn)化為5V，再通過(guò)AMS1117芯片使5V電壓轉(zhuǎn)化為3.3V;USB供電，為5V電源，使用AMS1117-3.3芯片使5V轉(zhuǎn)換到3.3V;這樣，兩種方式都可以滿(mǎn)足系統(tǒng)5V與3.3V電壓的需求。

2.3 USB轉(zhuǎn)串口單元設(shè)計(jì)

該部分主要是CH340G芯片。該芯片是一個(gè)USB總線(xiàn)的轉(zhuǎn)接芯片，實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口。本系統(tǒng)使用此芯片，燒錄程序，將由KILE編寫(xiě)的程序燒錄到STM32單片機(jī)中，完成軟硬件結(jié)合。

2.4 單片機(jī)單元設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用的是STM32F103C8T6芯片。該芯片是一款應(yīng)用廣泛，高性能32位單片機(jī)，具有速度快，成本低，功耗低等特點(diǎn);其存儲(chǔ)器容量以及IO接口足以滿(mǎn)足系統(tǒng)所需的各種功能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

3.1 軟件設(shè)計(jì)模塊

本系統(tǒng)的程序四大模塊：主程序模塊，OLED顯示模塊，AIC23B音頻處理模塊，NRF24L01無(wú)線(xiàn)傳送模塊。系統(tǒng)一開(kāi)始系統(tǒng)初始化，進(jìn)入主程序，主程序（下轉(zhuǎn)第15頁(yè)）（上接第8頁(yè)）流程圖如圖2所示。

3.2 通信功能實(shí)現(xiàn)（代碼）

車(chē)牌收發(fā)程序代碼

//發(fā)送模式，接收模式使用按鍵切換

RF24L01_Set_Mode（ MODE_TX ）;//NRF24L01處于發(fā)送模式

RF24L01_Set_Mode（ MODE_RX ）; //NRF24L01處于接收模式

/*下面為NRF24L01接收c1數(shù)據(jù)包，存在數(shù)組d1中*/

i=NRF24L01_RxPacket（d1）; //i為判斷是否接收到信號(hào)的變量

if（0！= i）

{ /*OLED_ShowCHinese顯示漢字，OLED_ShowString顯示字符*/

OLED_ShowCHinese（0，5，確認(rèn) 返回）;//

OLED顯示內(nèi)容為確認(rèn)返回OLED_ShowCHinese（28，2，30+d1[0]）;//下面為OLED顯示車(chē)牌號(hào)的省份縮寫(xiě)

OLED_ShowString（44，2，k1，16）;//顯示車(chē)牌后五位

}

else//如果沒(méi)有接收的信號(hào)

{OLED_ShowString（8，3，"NO CALL OBJECT"）; //顯示無(wú)通話(huà)對(duì)象

OLED_Clear（）;//清屏

}

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)建立車(chē)與車(chē)之間的對(duì)話(huà)系統(tǒng)，當(dāng)駕駛員需要了解周?chē)?chē)況時(shí)，可即在顯示屏上選取所要溝通的車(chē)輛，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通話(huà)技術(shù)與所選車(chē)輛駕駛員進(jìn)行交流，有利于駕駛員對(duì)道路車(chē)況路況的實(shí)時(shí)掌控，為駕駛員預(yù)防因溝通不便而引起的交通事故;同時(shí)此系統(tǒng)還可以使駕駛員在車(chē)輛出現(xiàn)危險(xiǎn)可以及時(shí)向附近車(chē)輛進(jìn)行求助。本文所描述的系統(tǒng)還處于非常原始階段，當(dāng)研究進(jìn)一步加深后，可以在此系統(tǒng)中加入更多功能，比如人機(jī)對(duì)話(huà)，連接互聯(lián)網(wǎng)等。

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