单片机的语音控制智能小车的设计与制作
目 录
引 言 1
一 系统整体设计 2
（一）功能要求 2
（二）控制芯片的选择论证 2
（三）系统结构图 3
二 系统硬件设计 4
（一）凌阳芯片的介绍 4
1.SPCE061A芯片的特点及其功能 4
2.语音信号识别技术特殊功能 5
3.芯片引脚排列和说明 6
4.SPCE061A最小系统 7
（二）电源电路 7
（三）音频电路 8
（四）控制电路 9
1.控制电路设计 9
2.控制电路原理 9
（1）后轮电机驱动电路原理 9
（2）前轮电机驱动电路原理 10
三 系统软件设计 10
（一）系统主程序设计流程图 10
（二）语音识别 12
四 软件的下载与仿真调试及结果分析 12
（一）软件的下载 13
（二）软件的仿真调试 15
（三）仿真调试结果分析 19
五 硬件制作及系统调试 20
（一）调试和下载程序 20
（二）调试小车 20
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
附录1 原理图 25
附录2 PCB图 27
附录3 实物图 28
附录4 源程序 29
引 言
语音控制技术使电子产品摆脱了过去对遥控器件的依赖，可直接通过语音来实现对电子产品的控制，是刚起步的一门新兴技术。由于语音技术自身的特点，它一诞生，就标志着时尚和智能化，引领了世界的潮流。在汽车、家电等与电器相关的行业，以往的各种电器控制式将有望被这一新兴技术所代替，极大的方便了人们的日常生活。国内现在主要在安防、儿童玩具、家用电器等方面使用了先进的声控电子设备。语音技术除了包含简单的录音与播放功能，还涉及对语音进行压缩和编码以及解码，所
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件的依赖，可直接通过语音来实现对电子产品的控制，是刚起步的一门新兴技术。由于语音技术自身的特点，它一诞生，就标志着时尚和智能化，引领了世界的潮流。在汽车、家电等与电器相关的行业，以往的各种电器控制式将有望被这一新兴技术所代替，极大的方便了人们的日常生活。国内现在主要在安防、儿童玩具、家用电器等方面使用了先进的声控电子设备。语音技术除了包含简单的录音与播放功能，还涉及对语音进行压缩和编码以及解码，所以其对于单片机的计算和存储这两方面的能力都有着较高要求。语音技术的迅猛发展使得人们对普通的单片机提出了更多的需求，所以急需对计算位数进行扩展。本设计为了用语音来实现对小车的控制采用了凌阳推出的一款单片机（SPCE061A），此单片机不仅具有语音功能，还可极大地优化整套系统。
本文中的硬件电路按照本次设计任务并基于语音信号处理所涉及的知识、语音识别的原理和SPCE061A自身的主要特点，应当包含对小车核心部件的外围电路以及控制电路的设计。在设计完小车语音控制的软件和硬件并进行装配之后，再用凌阳开发的环境软件进行编译、链接、下载还有仿真调试，最终实现对实物小车的语音控制功能。
一 系统整体设计
功能要求?
运用语音识别技术，使小车能够识别语音命令，并对命令作出相应反馈，进而控制其行驶状态。主要包括以下几方面的功能：通过一个I/O端口的命令传输，使得小车能够向左转或向右转，向前行进或向后倒退；运用系统自身所具备的语音的播放以及识别资源再加上SPCE061A单片机在语音方面的特色，实现对语音的传输、转换、识别、反馈；小车运行时通过语音对小车的运动状态进行控制；如果对小车施发的指令在语音控制范围之外，小车停止运动。
（二）控制芯片的选择论证
方案一：以MCS-51单片机为核心硬件构成语音识别系统。MCS-51系列单片机功能单一，不具有内置语音识别和语音播放模块，所以需要对其进行扩展，扩展需要占用较多I/O端口，而51单片机的I/O 端口数量有限，因此需外接端口扩展芯片。如图1所示为该方案的结构图。
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图1 采用MCS-51系列单片机实现语音控制小车
方案二：基于SPCE061A实现语音控制小车。因为SPCE061A自身具备语音的识别还有播放功能，因此只需完成对语音功放和MIC的扩展即可，如图2所示为此方案的结构图。
图2 基于SPCE061A的语音控制小车实现方案
方案三：运用凌阳SPCE061A十六位单片机语音控制小车方案，不同于上一个方案，此方案采用单片机的IOB8、IOB9对小车的正、反运动状态进行控制以及产生脉宽来控制调速，通过此单片机的TimeA和TimeB就可对脉宽进行调制。但是这样的设计不易大众化，因为虽然用脉宽调制控制速度大小的选择性在很大程度上有所加强，但同时也对继电器提出了较高的要求。
综上所述可得如下结论,方案一的51单片机虽然有着广泛的应用范围而且价格也相对较低，但一般很难实现语音控制；方案二中SPCE061A单片机应用范围一般，且价格也比51单片机稍高，但语音的控制效果好；方案三可以实现语言控制但对继电器有较高要求。相比较之下，第二个方案既能实现语音控制而且系统也较为简单,结构非常清楚明了,外围设备也较少，所以最终决定采取方案二。
（三）系统结构图
语音控制小车体系布局的组成部分主要为凌阳SPCE061A精简开发板和电机控制板这两部分。电机控制板起到驱动小车前后两个电机根据系统的要求运转工作的作用，凌阳SPCE061A精简开发板则是体系的主要控制模块。预留传感器接口、接口模块、电源模块和电机控制模块等组成了小车控制板的主要部分。利用集成稳压芯片L7805满足各芯片对不同工作电流、功率的供给要求，完成电压、电流的转换、控制和输出，并将470μF大小的去耦电容和0.1μF大小的滤波电容并联在电源模块的输出端即控制板的JP11,使得系统电压的抗干扰性和稳定性得到了提升。
图3系统结构图
二 系统硬件设计
（一） 凌阳芯片的介绍
1. SPCE061A芯片的特点及其功能
具有语音功能的SPCE061A是一款由凌阳研究发明的十六位单片机，易实现录音与播放。芯片的模数转换电路ADC的精度是8路10位的，并在音频转换通道内安置自动增益电路，满足硬件上对录入语音的需求。还有精度为2路10位的,只用外接功放（SPY0030A）就能完成语音的播放工作。
与KEIL软件类似的
引 言 1
一 系统整体设计 2
（一）功能要求 2
（二）控制芯片的选择论证 2
（三）系统结构图 3
二 系统硬件设计 4
（一）凌阳芯片的介绍 4
1.SPCE061A芯片的特点及其功能 4
2.语音信号识别技术特殊功能 5
3.芯片引脚排列和说明 6
4.SPCE061A最小系统 7
（二）电源电路 7
（三）音频电路 8
（四）控制电路 9
1.控制电路设计 9
2.控制电路原理 9
（1）后轮电机驱动电路原理 9
（2）前轮电机驱动电路原理 10
三 系统软件设计 10
（一）系统主程序设计流程图 10
（二）语音识别 12
四 软件的下载与仿真调试及结果分析 12
（一）软件的下载 13
（二）软件的仿真调试 15
（三）仿真调试结果分析 19
五 硬件制作及系统调试 20
（一）调试和下载程序 20
（二）调试小车 20
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录 25
附录1 原理图 25
附录2 PCB图 27
附录3 实物图 28
附录4 源程序 29
引 言
语音控制技术使电子产品摆脱了过去对遥控器件的依赖，可直接通过语音来实现对电子产品的控制，是刚起步的一门新兴技术。由于语音技术自身的特点，它一诞生，就标志着时尚和智能化，引领了世界的潮流。在汽车、家电等与电器相关的行业，以往的各种电器控制式将有望被这一新兴技术所代替，极大的方便了人们的日常生活。国内现在主要在安防、儿童玩具、家用电器等方面使用了先进的声控电子设备。语音技术除了包含简单的录音与播放功能，还涉及对语音进行压缩和编码以及解码，所
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
件的依赖，可直接通过语音来实现对电子产品的控制，是刚起步的一门新兴技术。由于语音技术自身的特点，它一诞生，就标志着时尚和智能化，引领了世界的潮流。在汽车、家电等与电器相关的行业，以往的各种电器控制式将有望被这一新兴技术所代替，极大的方便了人们的日常生活。国内现在主要在安防、儿童玩具、家用电器等方面使用了先进的声控电子设备。语音技术除了包含简单的录音与播放功能，还涉及对语音进行压缩和编码以及解码，所以其对于单片机的计算和存储这两方面的能力都有着较高要求。语音技术的迅猛发展使得人们对普通的单片机提出了更多的需求，所以急需对计算位数进行扩展。本设计为了用语音来实现对小车的控制采用了凌阳推出的一款单片机（SPCE061A），此单片机不仅具有语音功能，还可极大地优化整套系统。
本文中的硬件电路按照本次设计任务并基于语音信号处理所涉及的知识、语音识别的原理和SPCE061A自身的主要特点，应当包含对小车核心部件的外围电路以及控制电路的设计。在设计完小车语音控制的软件和硬件并进行装配之后，再用凌阳开发的环境软件进行编译、链接、下载还有仿真调试，最终实现对实物小车的语音控制功能。
一 系统整体设计
功能要求?
运用语音识别技术，使小车能够识别语音命令，并对命令作出相应反馈，进而控制其行驶状态。主要包括以下几方面的功能：通过一个I/O端口的命令传输，使得小车能够向左转或向右转，向前行进或向后倒退；运用系统自身所具备的语音的播放以及识别资源再加上SPCE061A单片机在语音方面的特色，实现对语音的传输、转换、识别、反馈；小车运行时通过语音对小车的运动状态进行控制；如果对小车施发的指令在语音控制范围之外，小车停止运动。
（二）控制芯片的选择论证
方案一：以MCS-51单片机为核心硬件构成语音识别系统。MCS-51系列单片机功能单一，不具有内置语音识别和语音播放模块，所以需要对其进行扩展，扩展需要占用较多I/O端口，而51单片机的I/O 端口数量有限，因此需外接端口扩展芯片。如图1所示为该方案的结构图。
?
图1 采用MCS-51系列单片机实现语音控制小车
方案二：基于SPCE061A实现语音控制小车。因为SPCE061A自身具备语音的识别还有播放功能，因此只需完成对语音功放和MIC的扩展即可，如图2所示为此方案的结构图。
图2 基于SPCE061A的语音控制小车实现方案
方案三：运用凌阳SPCE061A十六位单片机语音控制小车方案，不同于上一个方案，此方案采用单片机的IOB8、IOB9对小车的正、反运动状态进行控制以及产生脉宽来控制调速，通过此单片机的TimeA和TimeB就可对脉宽进行调制。但是这样的设计不易大众化，因为虽然用脉宽调制控制速度大小的选择性在很大程度上有所加强，但同时也对继电器提出了较高的要求。
综上所述可得如下结论,方案一的51单片机虽然有着广泛的应用范围而且价格也相对较低，但一般很难实现语音控制；方案二中SPCE061A单片机应用范围一般，且价格也比51单片机稍高，但语音的控制效果好；方案三可以实现语言控制但对继电器有较高要求。相比较之下，第二个方案既能实现语音控制而且系统也较为简单,结构非常清楚明了,外围设备也较少，所以最终决定采取方案二。
（三）系统结构图
语音控制小车体系布局的组成部分主要为凌阳SPCE061A精简开发板和电机控制板这两部分。电机控制板起到驱动小车前后两个电机根据系统的要求运转工作的作用，凌阳SPCE061A精简开发板则是体系的主要控制模块。预留传感器接口、接口模块、电源模块和电机控制模块等组成了小车控制板的主要部分。利用集成稳压芯片L7805满足各芯片对不同工作电流、功率的供给要求，完成电压、电流的转换、控制和输出，并将470μF大小的去耦电容和0.1μF大小的滤波电容并联在电源模块的输出端即控制板的JP11,使得系统电压的抗干扰性和稳定性得到了提升。
图3系统结构图
二 系统硬件设计
（一） 凌阳芯片的介绍
1. SPCE061A芯片的特点及其功能
具有语音功能的SPCE061A是一款由凌阳研究发明的十六位单片机，易实现录音与播放。芯片的模数转换电路ADC的精度是8路10位的，并在音频转换通道内安置自动增益电路，满足硬件上对录入语音的需求。还有精度为2路10位的,只用外接功放（SPY0030A）就能完成语音的播放工作。
与KEIL软件类似的
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