无线语音智能遥控小车系统

王霞英

（山西工程职业学院，山西 太原 030000）

1 概述

语音识别是语音信号处理的关键因素，它涉及面广且学科交叉性强，语音识别首先需要将输入的模拟语音信号转化为相应的数字信号，再对其进行编码，使存储或传输时的数码率比存储或传输原语音信号大幅度降低，且把连续的语音信号变成数字信号，信号传输过程中，容错率和抗干扰能力增强。通过研究者的不断努力，现在嵌入式非特定人语音识别系统识别精度已经达到98%以上，而对特定人语音识别系统的识别精度就更高了[1]。

随着语音识别算法、集成电路不断地深入研究技和发展，出现了各种具有实用价值的语音识别芯片，使语音识别在工业、军事、交通、医学、民用等诸方面有着广泛的应用。在此社会背景下，人们对语音识别技术的实际需求愈发迫切，这极大地促进了语音识别技术的不断深入和发展，使语音识别系统从实验室走向实用，从而不断出现利用现语音识别技术的产品[2]。

本论文的主要内容：

（1）本论文的设计分为软件设计（重点语音识别算法）和硬件设计；阐述了语音识别原理、语音信号处理及SPCE061A 单片机电路的设计。

（2）硬件设计主要包括三部分：SPCE061A 单片机的外围电路设计、小车驱动控制电路的设计及小车车体。

（3）在硬件系统搭建完成后，软件设计的开发环境采用凌阳公司的集成开发环境?′nSP IDE，通过软件的编译、链接、下载与仿真调试，最终实现语音控制功能控制智能小车系统。

2 硬件设计

2.1 系统设计方案

SPCE061A 电路板、驱动板和小车车体是系统组成的三个要素，如图1 所示。SPCE061A 电路板包括按键输入KEY、语音输入MIC_IN、语音信号功率放大。小车的运动状态是由两个电机的正、反转和停止三种状态切换运行的，驱动板部分采用四个输入、输出分为两组分别控制上述两电机。

图1 系统组成框图

2.2 系统硬件设计

2.2.1 主控芯片及其外围电路

主控芯片SPCE061A 及其外围电路如图2。电池组输出4.5V直流电压，通过降压后转换魏3.3V 稳压直流，给主控芯片供电，同时也给系统的其他部分供电。主控芯片的外围电路包括晶振输入、锁相环电路、复位电路等外围电路。

图2 主控芯片及其外围电路

2.2.2 音频输入输出电路

音频包括音频输出、输入两部分，通过SPCE061A 内置2 路10 位DAC，实现语音信号的数模转换，如图3-4 所示。

图3 音频输出电路

2.2.3 电机驱动电路

图4 音频输入电路

电机驱动电路通过控制继电器，间接控制电机。后轮驱动实现动力驱动，该部分电路采用全桥设计，控制小车直线方向的前进和后退，电路设计如图5 所示：桥臂是由Q1、Q2、Q3、Q4 四个三极管组成，其中Q1 和Q4 组成一组，Q2 和Q3 组成另外一组，Q5 控制Q2、Q3 的通断，Q6 控制Q1 和Q4 的导断，而由主控芯片的输入、输出IOB8 和IOB9 控制Q5、Q6，通过控制四个桥臂的通与断控制后轮电机正反转和停止实现进控制小车的前进和后退。

图5 电机驱动电路

3 软件设计

3.1 整体设计

语音遥控小车系统软件设计包括数值初始化部分、训练部分、语音识别处理部分和重训操作，如图6 所示。本论文将重点介绍语音识别处理的程序实现。

图6 设计流程图

3.2 语音识别设计

语音识别流程如图6 所示：该部分获取辨识器的结果，首先通过程序判断是否有语音触发，如果有语音触发就会返回识别结果的ID 号。ID 号对应的内容为名称或者不同的动作指令，若ID 号对应名称，则运动结束，进入等待状态，等待下一次的语音触发；如果ID 号对应动作指令，则语音告知将要执行的动作，并执行该动作。

结束语

图7 语音识别设计

本论文运用语音处理技术，重点从硬件设计和软件实现两方面进行阐述。硬件电路设计采用SPCE061A 单片机为核心器件，外围电路设计包含语音输入、功放输出和驱动控制电路的设计。软件设计主要是依据语音识别及处理的技术理论，使用语音识别算法，在集成开发环境μ′nSP IDE 下使用C语言编写软件程序，同时调用SPCE061A 单片机提供的语音播放API 函数，实现语音应答的功能，最终实现小车系统的语音智能控制。