單片機課程設(shè)計報告---語音控制小車

1、<p>　　課程設(shè)計說明書（論文）</p><p>　　課程名稱： 單片機課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目： 語音控制小車 </p><p>　　院 系： 自動化測試與控制系 </p><p>　　班 級： </p><p>　　設(shè) 計 者：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設(shè)計時間： 2011.8.22-2011.9.2 </p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　*注

3、：此任務(wù)書由課程設(shè)計指導教師填寫。</p><p><b>　　單片機課設(shè)報告</b></p><p><b>　　一、課設(shè)目的及要求</b></p><p><b>　　（1）課題目的</b></p><p>　　通過設(shè)計一個由單片機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)計和調(diào)試方法，并理解單片機的原理、結(jié)構(gòu)、指令、運行模式功能模塊及應(yīng)用開發(fā)方法。</p><p>　?。?）課題意義及單片機發(fā)展現(xiàn)狀 科技的進步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復雜的模擬電路花費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，寫入簡單的程序，就可以使以前的電路簡單很多。單片機技術(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年第一臺電子計算機誕生至今，只有60年的時間，依靠微電子技術(shù)和半導體技術(shù)的進步，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，使得計算機體積更小，功能更強。特別是近20年時間里，計算機技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計算機在工農(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，計算機技術(shù)已經(jīng)是一個國家現(xiàn)代科技水平的重要標志。單片機也得到廣泛的應(yīng)用。</p><p

6、><b>　?。?）設(shè)計要求</b></p><p>　　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。 </p><p>　　基本設(shè)計任務(wù)：前進、倒車、左拐、右拐的功能。</p><p><b>　　附加設(shè)計任務(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。</b></p><p>　　二、課題設(shè)計的主要內(nèi)容和具體實施方案</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b></p><p>　　1．

8、可以通過簡單的I/O操作實現(xiàn)小車的前進、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別資源，實現(xiàn)語音控制的功能； </p><p><b>　　實施方案</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)核的單片機系列，今天用于本次課程設(shè)計的是一款SPCE061A型單片機，該款單片機具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功能低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點，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的功能，尤其適應(yīng)于數(shù)字語音播報和識別等應(yīng)用領(lǐng)域，是數(shù)字語音識別與語音信號處理的理想產(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實現(xiàn)：由于SPCE061A內(nèi)部具有語音識別和語音播放功能，所以只需要擴展基本的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 </b></p><p>　　1． 安裝電池一定要注意電池的正負極性，切勿裝反； </p><p>　　2． 長期不用請將電池從電池盒中取出； </p><p>　　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； </p><p>　　4． 由于

12、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； </p><p>　　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。</p><p><b>　　4 訓練小車</b></p><p>

13、;　　成功下載程序以后，去掉下載線并復位系統(tǒng)（如果使用 EZ-Probe 還應(yīng)將Probe 選擇跳線 S5 拔去），小車就會提示對它進行訓練。訓練采用應(yīng)答式訓練，每條指令的訓練次數(shù)為兩次，每一條命令的訓練過程都是一樣的，以“前進”為例說明： </p><p>　　步驟一：小車提示“前進”； </p><p>　　步驟二：告訴小車“前進”； </p><p>　　

14、步驟三：小車提示“請再說一遍”（重復訓練提示音）； </p><p>　　步驟四：再次告訴小車“前進”（重復訓練一次）。 </p><p>　　這是一個完整的訓練過程，如果訓練成功，小車會自動進入下一條指令的訓練，并會提示下一條指令對應(yīng)的動作；如果沒有訓練成功，小車會提示“說什么暗語呀”或者“沒有聽到任何聲音”等信息，這樣的話就要重復剛才所說的四個步驟，直到成功為止。</p>

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

16、第二組名字，如果是第一組名字，那么就直接對小車說前進，倒車、左拐或者右拐；如果是第二組名字，那么就對小車說左轉(zhuǎn)圈、右轉(zhuǎn)圈或者S形走。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。比如在前進時告訴小車“倒車”，小車識別出之后就會直接倒車。如果在小車運動的過程中想要小車停下來，可以直接呼叫小車的其中一個名字，小車準確識別之后就會停下來。</p

17、><p><b>　　6 重新訓練 </b></p><p>　　在實際的使用過程當中，可能會對訓練的結(jié)果不滿意，或者其他人也想對它進行訓練、控制。這樣就要求小車可以被重新訓練。為此，我們把 61 板的 KEY3 鍵定義為重新訓練按鈕，系統(tǒng)運行之后就會不斷的掃描 61 板的 KEY3 鍵。如果檢測到 KEY3 鍵按下，那么程序首先會把訓練標志位（0xe000）單元擦除，并

18、會進入一個死循環(huán)等待復位的到來。復位到來之后，程序檢測到訓練標志單元內(nèi)容為 0xffff，認為小車沒有經(jīng)過訓練，就會要求對它進行訓練。</p><p>　　7小車的功能實現(xiàn)原理</p><p><b>　　直走:</b></p><p>　　小車由兩個電機驅(qū)動，前兩輪軸間一個控制轉(zhuǎn)向，后兩輪軸間一個提供前進動力。直走時要求后輪提供動力（01電

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

20、;p><b>　　語音識別的原理</b></p><p>　　在訓練中每五個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)指令對應(yīng)的動作。</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的驅(qū)動電路。</p><p>　　控制板原理圖如圖所示。</p><p>　　三：設(shè)計要解決的關(guān)鍵問題</p><p>　　本次語音控制迷你小車設(shè)計方案中要解決的關(guān)鍵問題為程序的編寫以及附加功能的實現(xiàn)。要在不斷的改動中完善方案。</p><p&g

22、t;　?。?）如何錄制導入新的語音</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，并將其添加進工程的Resourse中即可調(diào)用。</p><p>　?。?）如何實現(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用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。每個獨立的位可通過以下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;　　每三個對應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個控制字，用來定義相對應(yīng)I/O端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。</p><p>　　如何實現(xiàn)更多命令的識別</p><p>　　由于在訓練時，默認將語音存入僅有2K的片內(nèi)SRAM中，因此可辨識命令有限，而要求命令多達八條。我們于是利用分組的辦法來實現(xiàn)，即：將要存貯的命令分兩組，一組為基本動作，一組為擴展動作。例如：當需要執(zhí)行第一組動作時，先喊出“

25、一”，使小車進入第一組狀態(tài)，并載入第一組命令，然后再通過發(fā)出指令，“前進”、“后退”等，來執(zhí)行第一組動作。這樣，就可以用較少的指令實現(xiàn)更多操作。</p><p><b>　　結(jié)題報告</b></p><p><b>　　結(jié)題綜述：</b></p><p>　　通過為期兩個星期的單片機課程設(shè)計，完成了大部分實驗要求，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)計和調(diào)試方法，并理解單片機的原理，結(jié)構(gòu)，指令，運行模式功能模塊及應(yīng)開發(fā)方法。了解了利用單片機開發(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（16位）和語音控制小車構(gòu)成，小車與單片機的鏈接是由單片機的IOB和小車PCB控制電路板的10PIN端口鏈接實現(xiàn)的。小車由兩個電機提供動力后輪為提供動力電機，前輪的為控制轉(zhuǎn)向電機。電源由三節(jié)五號電池提供。</p><p><b>　　

28、2功能介紹</b></p><p>　　本裝載程序的單片機可實現(xiàn)語音訓練語音識別并控制相應(yīng)動作的功能</p><p><b>　　識別:</b></p><p>　　在訓練中每五個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)指令對應(yīng)的動作（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>　　完成后的作品可實現(xiàn)語音控制前進倒車轉(zhuǎn)圈S前進等功能</p><p><b>　　3軟件流程說明</b>&

30、lt;/p><p>　　三、設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決方案</p><p>　　1、單片機焊接完成后，打開電源，power指示燈不亮，測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，可能由于操作不當致使電源芯片損壞，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)計的心得體會</p><p>　　經(jīng)過此次課程設(shè)計，對上一學期學習的《單片機原理及應(yīng)用》課程加深了理解，知道了單片機實際應(yīng)用的開發(fā)過程。提高了綜合運用所學知識與生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，分析和解決實際問題的能力。提高了在程序設(shè)計、查閱資料和應(yīng)用

32、計算機等方面的能力。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　《單片機原理及應(yīng)用》 張毅剛主編 高等教育出版社</p><p>　　凌陽61A 實驗儀實驗指導書 凌陽大學計劃</p><p>　　凌陽61 16位單

33、片機指導書 凌陽大學計劃</p><p>　　凌陽SPCE系列單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 北京航空航天大學出版社</p><p><b>　　六、感謝</b></p><p>　　感謝學校學院給我們提供了動手的機會，更感謝課設(shè)過程中胡老師的悉心指導與幫助，使得我對單片機的應(yīng)用有了很大的認識。&l