語音控制小車使用說明

語音控制小車用戶說明書目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、語音控制小車概述 3\o"CurrentDocument"功能簡介 3\o"CurrentDocument"參數(shù)說明 3\o"CurrentDocument"注意事項 3\o"CurrentDocument"二、小車實物 4\o"CurrentDocument"車體結(jié)構(gòu) 4\o"CurrentDocument"小車實物圖 4動力電機驅(qū)動電路 5\o"CurrentDocument"方向電機控制電路 6\o"CurrentDocument"語音識別原理簡介 6\o"CurrentDocument"三、 軟件流程 7\o"CurrentDocument"3.1主程序流程圖 7\o"CurrentDocument"四、 如何使用 9\o"CurrentDocument"4.1連接硬件 9\o"CurrentDocument"代碼下載 9\o"CurrentDocument"訓(xùn)練小車 9\o"CurrentDocument"聲控小車 10\o"CurrentDocument"重新訓(xùn)練 11一、語音控制小車概述1.1功能簡介語音控制小車綜合應(yīng)用了SPCE061A的眾多資源，打破了傳統(tǒng)教學中單片機學習枯燥和低效的現(xiàn)狀。小車采用語音識別技術(shù)，可通過語音命令對其行駛狀態(tài)進行控制。語音控制小車的主要功能：1） 可以通過簡單的I/O操作實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)功能；2） 配合SPCE061A的語音特色，利用系統(tǒng)的語音播放和語音識別資源，實現(xiàn)語音控制的功能；3） 可以在行走過程中聲控改變小車運動狀態(tài)；4） 在超出語音控制范圍時能夠自動停車。1.2參數(shù)說明車體：雙電機四輪驅(qū)動供電：電池（四節(jié)AA：1.5VX4）工作電壓：DC4V~6V工作電流：運動時約200mA1.3注意事項1） 安裝電池一定要注意電池的正負極性，切勿裝反；2） 長期不用請將電池從電池盒中取出；3） 由于語音信號的不確定性，語音識別的過程會出現(xiàn)一定的誤差和不準確性；4） 由于小車行動比較靈活，速度比較快，在使用時一定要注意保持場地足夠大，且保證不會對周圍的物體造成傷害；5） 不要讓小車長時間運行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（堵轉(zhuǎn)狀態(tài)：由于小車所受阻力過大，造成小車電機加電但并不轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象），這樣會造成很大的堵轉(zhuǎn)電流，有可能會損壞小車的控制電路。

二、小車實物2.1車體結(jié)構(gòu)語音控制小車為四輪結(jié)構(gòu)，車的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。其中前面兩個車輪由前輪電機控制，在連桿和支點作用下控制前輪左右擺動，來調(diào)節(jié)小車的前進方向。在自然狀態(tài)下，前輪在彈簧作用下保持中間位置。后面兩個車輪由后輪電機驅(qū)動，為整個小車提供動力，所以又稱前面的輪子為方向輪，后面的兩個輪子為驅(qū)動輪，如圖2.2所示。2.2小車實物圖圖2.3整個小車分為三大部分：車體部分、61板、控制板，如圖2.3所示。1）車體部分：小車車體主要為兩個電機驅(qū)動裝置，分前輪（方向）驅(qū)動和后輪（動力驅(qū)動）。在車體的下面有一個可以安裝4節(jié)AA電池的電池盒，整個小車的電源就是由它來提供的。在小車的底部有一個小開關(guān)，它負責控制整個小車的電源開通與關(guān)斷。2） 61板：61板是小車的核心部分，它負責整個小車控制信號的產(chǎn)生，以及語音的播放和識別功能實現(xiàn)。在不使用小車時可以將61板從小車上拆下來，61板仍然是完整的，可以用它來做其它的實驗或開發(fā)。3） 控制板：控制板負責將來自61板的控制信號轉(zhuǎn)化為能夠驅(qū)動電動機的信號。2.3動力電機驅(qū)動電路動力驅(qū)動由后輪驅(qū)動實現(xiàn)，負責小車的直線方向運動，包括前進和后退，后輪驅(qū)動電路是一個全橋驅(qū)動電路，如圖2.7所示：QI、Q2、Q3、Q4四個三極管組成四個橋臂，Q1和Q4組成一組，Q2和Q3組成一組,Q5控制Q2、Q3的導(dǎo)通與關(guān)斷,Q6控制Q1和Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷，而Q5、Q6由IOB7和I0B6控制，這樣就可以通過I0B7和I0B6控制四個橋臂的導(dǎo)通與關(guān)斷控制后輪電機的運行狀態(tài)，使之正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)或者停轉(zhuǎn)，進而控制小車的前進和后退。當10B6為高電平、IOB7為低電平時Q1和Q4導(dǎo)通，Q2和Q3截止，后輪電機正轉(zhuǎn)，小車前進；反之當10B6為低電平、IOB7為高電平時Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，后輪電機反轉(zhuǎn)，小車倒退；而當10B7、IOB6同為低電平時QI、Q2、Q3和Q4都截止，后輪電機停轉(zhuǎn)，小車停止運動。注意：IOB7和I0B6不能同時置高電平，這樣會造成后輪驅(qū)動全橋短路現(xiàn)象。

2.4方向電機控制電路方向控制由前輪驅(qū)動實現(xiàn)，包括左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，前輪驅(qū)動電路也是一個全橋驅(qū)動電路，如圖2.8所示：Q7、Q8、Q9、Q10四個三極管組成四個橋臂，Q7和Q10組成一組，Q8和Q9組成一組，Q11控制Q8、Q9的導(dǎo)通與關(guān)斷,Q12控制Q7和Q10的導(dǎo)通與關(guān)斷，而Qll、Q12由IOB5和IOB6控制，這樣就可以通過I0B5和I0B6控制前輪電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，進而控制小車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。注意：IOB5和I0B6不能同時置高電平，這樣會造成前輪驅(qū)動全橋短路現(xiàn)象。J3—1 2前輪方向驅(qū)動2.5語音識別原理簡介語音識別主要分為“訓(xùn)練”和“識別”兩個階段。在訓(xùn)練階段，單片機對采集到的語音樣本進行分析處理，從中提取出語音特征信息，建立一個特征模型；在識別階段，單片機對采集到的語音樣本也進行類似的分析處理，提取出語音的特征信息，然后將這個特征信息模型與已有的特征模型進行對比，如果二者達到了一定的匹配度，則輸入的語音被識別。

三、軟件流程3.1主程序流程圖以配套資料中的語音識別程序（Car_Dem。）為例，說明語音識別小車的實現(xiàn)過程，圖4.1所示為小車的主程序工作流程。，「始初始化訓(xùn)練小車1r嬪載語音牘型課存訓(xùn)練結(jié)果 迪入說別模式語音識別與執(zhí)行清模型存悼厘丿鮭新訓(xùn)練清模型存悼厘丿鮭新訓(xùn)練 r紳待復(fù)位圖4.1主程序流程圖語音識別小車的主程序流程如圖4.1所示，分為四大部分：初始化部分、訓(xùn)練部分、識別部分、重訓(xùn)操作。初始化部分：初始化操作將I0B4~I0B7設(shè)置為輸出端，用以控制電機。訓(xùn)練部分：訓(xùn)練部分完成的工作就是建立語音模型。程序一開始判斷小車是否被訓(xùn)練過，如果沒有訓(xùn)練過則要求對其進行訓(xùn)練，并且會在訓(xùn)練成功之后將訓(xùn)練的模型存儲到FLASH,在以后使用時不需要重新訓(xùn)練；如果已經(jīng)訓(xùn)練過會把存儲在FLASH中的模型調(diào)出來裝載到辨識器中。識別部分：在識別環(huán)節(jié)當中，如果辨識結(jié)果是名字，停止當前的動作并進入待命狀態(tài)，然后等待動作命令。如果辨識結(jié)果為動作指令小車會語音告知相應(yīng)動作并執(zhí)行該動作，在運動過程中可以通過呼叫小車的名字使小車停下來。重訓(xùn)操作：考慮到有重新訓(xùn)練的需求，設(shè)置了重新訓(xùn)練的按鍵⑹板的KEY3），循環(huán)掃描該按鍵，一旦檢測到此鍵按下，則將擦除訓(xùn)練標志位（OxeOOO單元），并等待復(fù)位。復(fù)位后，程序重新執(zhí)行，當檢測到訓(xùn)練標志位為Oxffff時會要求重新對其進行訓(xùn)練。在程序的代碼中有詳細的注釋，請參看資料中的例程“Car_Demo”。四、如何使用4.1連接硬件1） 改造新車體把車體的車蓋和內(nèi)部的原來控制去處，分清楚前輪的電機線（藍、黃）、后輪電機線（紅、黑）、電源線（紅VCC、棕GND）。2） 連接新驅(qū)動板：A） 前輪的電機線（藍、黃）的“藍色”接J3的左插針，“黃色”接J3的右插針。B） 后輪的電機線（紅、黑）的“紅色”接J2的左插針，“黑色”接J2的右插針。C） 車體的電源線（紅VCC、棕GND）接驅(qū)動板的POWER處，同時接到語音控制板的J10（注意分清+、-）。D） 驅(qū)動板的SPK接語音控制板的J3,線接好后即可安裝固定新驅(qū)動板和語音控制板了小車的硬件連接就完成了。5.2代碼下載硬件連接完成之后，檢查無誤，接下來就可以下載程序了。具體的步驟為：第一步：使用EZ_PROBE下載器，請將一端接PC機并口，一端接語音控制板的5pin接口EZ_PROBE，跳線要連接S5的2與3。打開集成開發(fā)環(huán)境，打開“FILE/OPEN”中打開“Car_Demo.spj文件，編譯鏈接。（注意：如果看不到Car_Demo.spj,請在彈出的對話框中選擇打開類型為spj或者所有文件）第二步：點擊菜單Project—〉SelectBody，或者直接點擊圖標打開如圖5.1所示的對話框：圖5.1SelectBody對話框第三步：在彈出的對話框中選擇BodyName為SPCE060A_061A,選擇Probe為Auto,點擊OK按鈕確定。第四步：點擊IDE工具欄上的圖標凰，選擇UseICE模式。分別點擊“少丘”編譯無誤后點“^”下載程序5.3訓(xùn)練小車成功下載程序以后，去掉下載線并復(fù)位系統(tǒng)（如果使用EZ-Probe還應(yīng)將Probe選擇跳線S5拔去，接到12處），小車就會提示對它進行訓(xùn)練。訓(xùn)練采用應(yīng)答式訓(xùn)練，每條指令的訓(xùn)練次數(shù)為兩次，每一條命令的訓(xùn)練過程都是一樣的，以“前進”為例說明：步驟一：小車提示“前進”；步驟二：告訴小車“前進”；步驟三：小車提示“請再說一遍”（重復(fù)訓(xùn)練提示音）；步驟四：再次告訴小車“前進”（重復(fù)訓(xùn)練一次）。這是一個完整的訓(xùn)練過程，如果訓(xùn)練成功，小車會自動進入下一條指令的訓(xùn)練，并會提示下一條指令對應(yīng)的動作；如果沒有訓(xùn)練成功，小車會提示“說什么暗語呀”或者“沒有聽到任何聲音”等信息，這樣的話就要重復(fù)剛才所說的四個步驟，直到成功為止。整個的訓(xùn)練過程共有5次這樣的訓(xùn)練，依次為：名稱一一前進一一后退一一左拐一一右拐。整個的訓(xùn)練流程如圖5.2所示：圖5.2小車訓(xùn)練流程5.4聲控小車訓(xùn)練完小車之后，怎樣進行聲控操作，讓小車運動或者停下來呢?可以直接對小車說前進，或者倒車、左拐、右拐等，小車如果識別出指令會有一個回應(yīng)信號，告知你它要執(zhí)行的動作，然后執(zhí)行該動作。如果想要小車執(zhí)行其它動作，直接告訴小車將要執(zhí)行動作對應(yīng)的指令即可。比如告訴小車“倒車”，小車識別出之后就會直接倒車。