單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告---語音控制小車

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)說明書（論文）</p><p>　　課程名稱： 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 語音控制小車 </p><p>　　院 系： 自動(dòng)化測(cè)試與控制系 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　設(shè) 計(jì) 者：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.8.22-2011.9.2 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　*注

3、：此任務(wù)書由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫。</p><p><b>　　單片機(jī)課設(shè)報(bào)告</b></p><p><b>　　一、課設(shè)目的及要求</b></p><p><b>　?。?）課題目的</b></p><p>　　通過設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的智能小車來熟悉模塊化變成方法掌握C語

4、言及匯編語言的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，并理解單片機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、指令、運(yùn)行模式功能模塊及應(yīng)用開發(fā)方法。</p><p>　?。?）課題意義及單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 科技的進(jìn)步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費(fèi)了工程師們巨大的精力，繁多的元器件增加成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機(jī)，寫入簡(jiǎn)單的程序，就可以使以前的電路簡(jiǎn)單很多。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，不管在開發(fā)或是工作上，都為我們帶來了意想不到的驚喜。

5、1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生至今，只有60年的時(shí)間，依靠微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管——晶體管——集成電路——大規(guī)模集成電路，現(xiàn)在一塊芯片上完全可以集成幾百萬甚至上千萬只晶體管，使得計(jì)算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)也得到廣泛的應(yīng)用。</p><p

6、><b>　　（3）設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　小車采用語音識(shí)別技術(shù)，可通過語音命令對(duì)其行駛狀態(tài)進(jìn)行控制。 </p><p>　　基本設(shè)計(jì)任務(wù)：前進(jìn)、倒車、左拐、右拐的功能。</p><p><b>　　附加設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p><b>　　(1)左轉(zhuǎn)彎；&l

7、t;/b></p><p><b>　　(2)右轉(zhuǎn)彎；</b></p><p><b>　　(3)S形前進(jìn)。</b></p><p>　　二、課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和具體實(shí)施方案</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b></p><p>　　1．

8、可以通過簡(jiǎn)單的I/O操作實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、倒車、左拐、右拐、左轉(zhuǎn)圈、右轉(zhuǎn)圈、S形走等功能； </p><p>　　2． 配合SPCE061A的語音特色，利用系統(tǒng)的語音播放和語音識(shí)別資源，實(shí)現(xiàn)語音控制的功能； </p><p><b>　　實(shí)施方案</b></p><p><b>　　1系統(tǒng)綜述</b></p>

9、<p>　　凌陽公司推出眾多基于µ' n SP內(nèi)核的單片機(jī)系列，今天用于本次課程設(shè)計(jì)的是一款SPCE061A型單片機(jī)，該款單片機(jī)具有體積小、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功能低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，內(nèi)嵌32K字閃存FLASH，處理速度高，能夠方便的完成普通單片機(jī)的功能，尤其適應(yīng)于數(shù)字語音播報(bào)和識(shí)別等應(yīng)用領(lǐng)域，是數(shù)字語音識(shí)別與語音信號(hào)處理的理想產(chǎn)品，得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p

10、><b>　　2硬件結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　采用SPCE061A實(shí)現(xiàn)：由于SPCE061A內(nèi)部具有語音識(shí)別和語音播放功能，所以只需要擴(kuò)展基本的MIC 和語音輸出模塊即可?？刂瓢宓?J5焊接 10PIN排針，用 10PIN 排線將 61板的 J7（IOBH）與控制板的 J5 連接，連接時(shí)注意方向。最后把喇叭接好，小車的硬件連接就完成了。該方案結(jié)構(gòu)如圖所示。</p>

11、;<p><b>　　3 注意事項(xiàng) </b></p><p>　　1． 安裝電池一定要注意電池的正負(fù)極性，切勿裝反； </p><p>　　2． 長期不用請(qǐng)將電池從電池盒中取出； </p><p>　　3． 由于語音信號(hào)的不確定性，語音識(shí)別的過程會(huì)出現(xiàn)一定的誤差和不準(zhǔn)確性； </p><p>　　4． 由于

12、小車行動(dòng)比較靈活，速度比較快，在使用時(shí)一定要注意保持場(chǎng)地足夠大，且保證不會(huì)對(duì)周圍的物體造成傷害； </p><p>　　5． 不要讓小車長時(shí)間運(yùn)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(jī)加電但并不轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象），這樣會(huì)造成很大的堵轉(zhuǎn)電流，有可能會(huì)損壞小車的控制電路。</p><p><b>　　4 訓(xùn)練小車</b></p><p>

13、;　　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），小車就會(huì)提示對(duì)它進(jìn)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(jìn)”為例說明： </p><p>　　步驟一：小車提示“前進(jìn)”； </p><p>　　步驟二：告訴小車“前進(jìn)”； </p><p>　　

14、步驟三：小車提示“請(qǐng)?jiān)僬f一遍”（重復(fù)訓(xùn)練提示音）； </p><p>　　步驟四：再次告訴小車“前進(jìn)”（重復(fù)訓(xùn)練一次）。 </p><p>　　這是一個(gè)完整的訓(xùn)練過程，如果訓(xùn)練成功，小車會(huì)自動(dòng)進(jìn)入下一條指令的訓(xùn)練，并會(huì)提示下一條指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作；如果沒有訓(xùn)練成功，小車會(huì)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(gè)步驟，直到成功為止。</p>

15、;<p>　　整個(gè)的訓(xùn)練過程共有 9次這樣的訓(xùn)練，依次為：第一組名稱——前進(jìn)——倒車——左拐——右拐——第二組名字——左轉(zhuǎn)圈——右轉(zhuǎn)圈——S形走，訓(xùn)練流程如圖所示：</p><p><b>　　5 聲控小車 </b></p><p>　　訓(xùn)練完小車之后，怎樣進(jìn)行聲控操作，讓小車運(yùn)動(dòng)呢？ </p><p>　　先對(duì)小車說出第一組或者

16、第二組名字，如果是第一組名字，那么就直接對(duì)小車說前進(jìn)，倒車、左拐或者右拐；如果是第二組名字，那么就對(duì)小車說左轉(zhuǎn)圈、右轉(zhuǎn)圈或者S形走。小車如果識(shí)別出指令會(huì)有一個(gè)回應(yīng)信號(hào)，告知你它要執(zhí)行的動(dòng)作，然后執(zhí)行該動(dòng)作。如果想要小車執(zhí)行其它動(dòng)作，直接告訴小車將要執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)的指令即可。比如在前進(jìn)時(shí)告訴小車“倒車”，小車識(shí)別出之后就會(huì)直接倒車。如果在小車運(yùn)動(dòng)的過程中想要小車停下來，可以直接呼叫小車的其中一個(gè)名字，小車準(zhǔn)確識(shí)別之后就會(huì)停下來。</p

17、><p><b>　　6 重新訓(xùn)練 </b></p><p>　　在實(shí)際的使用過程當(dāng)中，可能會(huì)對(duì)訓(xùn)練的結(jié)果不滿意，或者其他人也想對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練、控制。這樣就要求小車可以被重新訓(xùn)練。為此，我們把 61 板的 KEY3 鍵定義為重新訓(xùn)練按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行之后就會(huì)不斷的掃描 61 板的 KEY3 鍵。如果檢測(cè)到 KEY3 鍵按下，那么程序首先會(huì)把訓(xùn)練標(biāo)志位（0xe000）單元擦除，并

18、會(huì)進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)等待復(fù)位的到來。復(fù)位到來之后，程序檢測(cè)到訓(xùn)練標(biāo)志單元內(nèi)容為 0xffff，認(rèn)為小車沒有經(jīng)過訓(xùn)練，就會(huì)要求對(duì)它進(jìn)行訓(xùn)練。</p><p>　　7小車的功能實(shí)現(xiàn)原理</p><p><b>　　直走:</b></p><p>　　小車由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，前兩輪軸間一個(gè)控制轉(zhuǎn)向，后兩輪軸間一個(gè)提供前進(jìn)動(dòng)力。直走時(shí)要求后輪提供動(dòng)力（01電

19、機(jī)前傳10電機(jī)后轉(zhuǎn)），前輪不執(zhí)行轉(zhuǎn)彎動(dòng)作（即直走）故前進(jìn)置IOB11---IOB8為0001倒車置IOB11---IOB8為0010</p><p><b>　　轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)彎時(shí)要求后輪提供動(dòng)力，前輪至相應(yīng)的控制口0或1實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)置IOB11---IOB8為0101右轉(zhuǎn)為1001過程語音識(shí)別的原理。</p><

20、;p><b>　　語音識(shí)別的原理</b></p><p>　　在訓(xùn)練中每五個(gè)語音命令為一組存入RAM中，再將RAM中的命令讀入FLASH的某一特定地址為一組，后清空RAM再接收另外一組的五個(gè)命令，通過MIC接收語音后先判斷屬于那一組后去相應(yīng)組中取指令到RAM，以后便可以執(zhí)行相應(yīng)指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。</p><p><b>　　8小車控制板原理圖<

21、/b></p><p>　　控制板主要包括：接口電路、電源電路和兩路電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　控制板原理圖如圖所示。</p><p>　　三：設(shè)計(jì)要解決的關(guān)鍵問題</p><p>　　本次語音控制迷你小車設(shè)計(jì)方案中要解決的關(guān)鍵問題為程序的編寫以及附加功能的實(shí)現(xiàn)。要在不斷的改動(dòng)中完善方案。</p><p&g

22、t;　?。?）如何錄制導(dǎo)入新的語音</p><p>　　首先利用語音壓縮軟件，將錄好的WAV格式語音壓縮，可以將錄好的8kb，16位，單聲道的語音資源通過不同的壓縮算法形成需要的語音資源。這里，我們生成的語音格式為48k。將聲音文件存入sn文件夾中，并將其添加進(jìn)工程的Resourse中即可調(diào)用。</p><p>　?。?）如何實(shí)現(xiàn)I/O口的配置</p><p>　　

23、SPCE061A提供了位控制結(jié)構(gòu)的I/O端口每一位都可以單獨(dú)用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。每個(gè)獨(dú)立的位可通過以下3種控制向量來作設(shè)定：</p><p><b>　　數(shù)據(jù)向量</b></p><p><b>　　屬性向量</b></p><p><b>　　方向控制向量</b></p><p&

24、gt;　　每三個(gè)對(duì)應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個(gè)控制字，用來定義相對(duì)應(yīng)I/O端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。</p><p>　　如何實(shí)現(xiàn)更多命令的識(shí)別</p><p>　　由于在訓(xùn)練時(shí)，默認(rèn)將語音存入僅有2K的片內(nèi)SRAM中，因此可辨識(shí)命令有限，而要求命令多達(dá)八條。我們于是利用分組的辦法來實(shí)現(xiàn)，即：將要存貯的命令分兩組，一組為基本動(dòng)作，一組為擴(kuò)展動(dòng)作。例如：當(dāng)需要執(zhí)行第一組動(dòng)作時(shí)，先喊出“

25、一”，使小車進(jìn)入第一組狀態(tài)，并載入第一組命令，然后再通過發(fā)出指令，“前進(jìn)”、“后退”等，來執(zhí)行第一組動(dòng)作。這樣，就可以用較少的指令實(shí)現(xiàn)更多操作。</p><p><b>　　結(jié)題報(bào)告</b></p><p><b>　　結(jié)題綜述：</b></p><p>　　通過為期兩個(gè)星期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，完成了大部分實(shí)驗(yàn)要求，基本熟悉

26、模塊化變成方法掌握C語言、匯編語言的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，并理解單片機(jī)的原理，結(jié)構(gòu)，指令，運(yùn)行模式功能模塊及應(yīng)開發(fā)方法。了解了利用單片機(jī)開發(fā)智能控制器械的原理。</p><p><b>　　一、課題完成情況</b></p><p>　　完成了語音控制小車的基本功能和3個(gè)附加功能。</p><p><b>　　二、結(jié)題綜述</b&g

27、t;</p><p><b>　　1硬件電路介紹</b></p><p>　　本作品是由凌陽61單片機(jī)（16位）和語音控制小車構(gòu)成，小車與單片機(jī)的鏈接是由單片機(jī)的IOB和小車PCB控制電路板的10PIN端口鏈接實(shí)現(xiàn)的。小車由兩個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力后輪為提供動(dòng)力電機(jī)，前輪的為控制轉(zhuǎn)向電機(jī)。電源由三節(jié)五號(hào)電池提供。</p><p><b>　　

28、2功能介紹</b></p><p>　　本裝載程序的單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)語音訓(xùn)練語音識(shí)別并控制相應(yīng)動(dòng)作的功能</p><p><b>　　識(shí)別:</b></p><p>　　在訓(xùn)練中每五個(gè)語音命令為一組存入RAM中，再將RAM中的命令讀入FLASH的某一特定地址為一組，后清空RAM再接收另外一組的五個(gè)命令</p><p&

29、gt;<b>　　判斷：</b></p><p>　　通過MIC接收語音后先判斷屬于那一組后去相應(yīng)組中取指令到RAM，以后便可以執(zhí)行相應(yīng)指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作（每組中都有控制組間跳轉(zhuǎn)的指令，本作品沒有應(yīng)用）</p><p>　　完成后的作品可實(shí)現(xiàn)語音控制前進(jìn)倒車轉(zhuǎn)圈S前進(jìn)等功能</p><p><b>　　3軟件流程說明</b>&

30、lt;/p><p>　　三、設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案</p><p>　　1、單片機(jī)焊接完成后，打開電源，power指示燈不亮，測(cè)試電源芯片兩腳之間電壓為零。</p><p>　　解決方法：在焊接電源芯片時(shí)，可能由于操作不當(dāng)致使電源芯片損壞，換芯片重新焊接即可。</p><p>　　2、修改程序?qū)崿F(xiàn)附加功能，在sn文件夾添加語音文件，結(jié)果調(diào)

31、試時(shí)無法讀出。</p><p>　　解決方法：在Demo和sourse中需重新修改、設(shè)定添加的語音文件。</p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)</p><p>　　經(jīng)過此次課程設(shè)計(jì)，對(duì)上一學(xué)期學(xué)習(xí)的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程加深了理解，知道了單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)過程。提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析和解決實(shí)際問題的能力。提高了在程序設(shè)計(jì)、查閱資料和應(yīng)用

32、計(jì)算機(jī)等方面的能力。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 張毅剛主編 高等教育出版社</p><p>　　凌陽61A 實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 凌陽大學(xué)計(jì)劃</p><p>　　凌陽61 16位單

33、片機(jī)指導(dǎo)書 凌陽大學(xué)計(jì)劃</p><p>　　凌陽SPCE系列單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā) 北京航空航天大學(xué)出版社</p><p><b>　　六、感謝</b></p><p>　　感謝學(xué)校學(xué)院給我們提供了動(dòng)手的機(jī)會(huì)，更感謝課設(shè)過程中胡老師的悉心指導(dǎo)與幫助，使得我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了很大的認(rèn)識(shí)。&l