基于单片机的语音控制小车毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的语音控制小车毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

只需要外接功放（ SPY0030A）即可完成语音的播放。 另外十六位单片机具有一套易学易用的指令系统和集成开发环境，在此环境中，它支持标准 C 语言编程，也支持 C 语言与汇编语言的互相调用。 另外还提供了语 音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就可以很容易的完成语音的录放、识别等功能，这些都为软件开发提供了方便的条件。 SPCE061 是一款拥有 2KRAM、 32KFlash、 32个 I/O 口，并集成了 AD/DA 功能强大的 16 位微处理器，它还拥有丰富的语音处理功能，为小车的功能扩展提供了相当大的空间。 只要按照该单片机的要求对其编制程序就可以实现很多不同的功能。 SPCE061A 是继 amp。 micro。 ’ nSP™系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一款 16 位华科学院本科毕业设计（论文） 11 结构的微控制器。 与 SPCE500A 不同的是，在存储器资源 方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能， SPCE061A 里只内嵌 32K 字的闪存（ FLASH）。 较高的处理速度使 amp。 micro。 ’ nSP™能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。 因此，与 SPCE500A 相比，以 amp。 micro。 ’ nSP™为核心的 SPCE061A 微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。 SPCE061A 特性： 16 位μ’ nSP 微处理器； 工作电压：内核工作电压 VDD 为 ~(CPU)， I/O 口工作电压 VDDH 为 VDD~(I/O)； CPU 时钟： ~； 内置 2K字 SRAM； 内置 32K 闪存 ROM； 可编程音频处理； 晶体振荡器； 系统处于备用状态下 (时钟处于停止状态 )，耗电小于 ； 2 个 16 位可编程定时器 /计数器 (可自动预置初始计数值 )； 2 个 10 位 DAC(数 模转换 )输出通道； 32 位通用可编程输入 /输出端口； 14 个中断源可来自定时器 A / B，时基， 2 个外部时钟源输入，键唤醒； 具备触键唤醒的功能； 使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容纳 210 秒的语音数据； 锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz 实时时钟； 7 通道 10 位电压模 数转换器 (ADC)和单通道声音模 数转换器； 声音模 数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制 (AGC)功能； 具备串行设备接口； 低电压复位 (LVR)功和低电压监测 (LVD)功能； 内置在线仿真板 另外， SPCE061A 单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发 环境。 在此环境中，支持标准 C语言，可以实现 C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且提供了康虹：基于单片机的语言控制小车设计 12 语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。 精简开发板 —— 61 板 SPCE061A 精简开发板（简称 61 板， SPCE061A EMU BOARD 的简称），是以凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为核心的精简开发－仿真－实验板，是“凌阳科技大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。 61 板”除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、复位电路、 ICE 电路、音频电路（含 MIC 输入部分和 DAC 音频输出部分）等。 “ 61 板”可以采用电池供电。 1. SPCE061A 功能 61 板上有调试器接口（ Probe 接口）以及下载线（ EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合 unSP IDE，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。 图 板硬件框图 表 框图说明 POWER 5Vamp。 3V 供电电路 PLL 锁向环外部电路 Power－电源指示灯 Sleep－睡眠指示灯 RESET 复位电路 K4 复位按键 PROBE 在线调试器串行 5 针接口 华科学院本科毕业设计（论文） 13 S5 EZPROBE 和PROBE 切换的拨断开关 J1 J3 耳机插孔和两针喇叭插针 DAC 一路音频输出电路，采用 SPY0030 集成音频放大器 MIC 麦克风输入电路 OSC 32768 晶振电路 VREF A/D 转换外部参考电压输入接口 R/C 芯片其他外围电阻、电容电路 K1~ K1~K3 扩展的按键：接IOA0~IOA2 SPCE061A 61 板核心： 16 位微处理器 PORTA/B 32 个 I/O 口 61 板接口说明如图 所示 ： 2． 61 板输入 /输出（ I/O）接口 61 板将 SPCE061A 的 32 个 I/O 口 IOA0~IOA15， IOB0~IOB15 全部引出，对应的引脚为： A 口， 41~4 5 54~60； B 口， 5~ 81~7 68~64。 而且该 I/O 口是可编程的，即可以设置为输入或输出。 设置为输入时，分为悬浮输入或非悬浮输入。 非悬浮输入又可以设置为上拉输入或是下拉输入。 在 5V 情况下，上拉电阻为 150K，下拉电阻为 110K；设置为输出时，可以选择同向输出或者反相输出。 康虹：基于单片机的语言控制小车设计 14 图 SPCE061 板接口说明图 3．音频输入 /输出接口 正如我们在前面介绍的 61 板具有强大的语音处理功能，如图 所示， X1 是语音的 MIC 输入端，带自动增益（ AGC）控制。 J12 和 J3 都是语音输出接口，一个是耳机插孔；另一个是两针的插针外接喇叭，由 DAC 输出引脚 21 或 22 经语音集成放大器 SPY0030 放大，然后输出。 SPY0030 是凌阳的芯片，相当于 LM386，但是比 386 音质好。 它可以 工作在 ~ 范围内，最大输出功率可达 700mW（ LM386 必须工作在 4V 以上，而且功率只有 100mW）。 4 在线调试器（ PROBE）和 EZPROBE 接口 . 图 J4 为 PROBE 的接口，该接口有 5 针，其中两个分别是地（ VSS）和 电源（ VCC）。 此接口与 PROBE 的 5 针接口相连， PROBE 的另一端接 PC 机 25 针并口。 这样，就不需要再用仿真器和编程器了，只要按 如 图 ，就可以通过它在 PC 机上调试程序、在线仿真、最后将程序下载到芯片中，完成程序的 烧写。 如 图 J11 是EZPROBE 的接口，我们提供一根转接线用作 EZPROBE 的下载，一端连接 PC 机的 25 针并口，另外一端连接 61 板的 5 针 EZPROBE 接口，如图 所示： 华科学院本科毕业设计（论文） 15 图 6 PROBE/连接线、计算机三者之间的连接图 动力单元设计 电源部分的电路，由电池盒提供的 直流电压经过 SPY0029 后产生 给整个系统供电。 SPY0029 是凌阳公司设计的电压调整 IC，采用 CMOS 工艺，具有静态电流低、驱动能力强、线性调 整出色等特点，如图 图中的 VDDH3 为 SPCE061A 的 I/O 电平参考，如果该点接 SPCE061A（ PLCC84 封装，下面的介绍中当出现 SPCE061A 的引脚描述时，均指此封装的芯片）的 51 脚，可使 I/O 输出高电平为 ； VDDP 为 PLL 锁相环电源， 接 SPCE061A 的 7 脚； VDD 和 VDDA 分别为数字电源与模拟电源， 分别接 SPCE061A 的 15脚和 36 脚； AVSS1 是模拟地， 接 SPCE061A 的 24 脚； VSS 是数字地， 接 SPCE061A 的38脚； AVSS2 接音 频输出电路的 AVSS2。 图中前后两组电容用来去耦滤波，使其供给芯片的电源更加干净平滑。 为了获得标准的 电压，加入 SPY0029A 三端稳压器。 两个二极管 D3 和 D4，是为防止误将电源接反造成不必要损失而设置的，注意在操作过程中千万不要将电源接反，因为反向电压超过一定的值，二极管将会被损坏，达不到保护的目的。 图 VI1GND3VO2U3 S P Y 0 0 2 9AR 1 4 2 20R 1 5 2 20R 1 6 2 20R 1 7 2 20R 1 9 2 20R 2 0 2 20R 2 1 2 2012J 10C O N 2D3D I O D EC 3 41 04C 3 61 04+C 3 32 20 u +C 3 52 20 uGNDVDDV5 V3V D D AV D D PVDDH3A V S S 1A V S S 2P O W E RD4D I O D E 康虹：基于单片机的语言控制小车设计 16 音频单元设计 音频电路由音频输出和音频输入两部分组成。 SPCE061A 内置 2路 10 位精度的 DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。 图中的 SPY0030 是凌阳的一款音频放大芯片，可以工作在 ~6V 范围内，最大输出功率可达 700mW。 SPCE061A 芯片中已经集成了音频输入专用 ADC 以及 AGC 放大电路，因此芯片外部的电路比较简单。 图 音频电路 音频输入 部分 如图 ， MICP 和 MICN 将随着 MIC 产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给 ADC 转换为数字量，这个时候就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说进行语音数据压缩、语音识别等。 图 音频输出部分 SPY0030A 是凌阳公司开发的专门用于语音信号放大的芯片，它的增益为： Gain = 2 * 华科学院本科毕业设计（论文） 17 5000 / ( 5000 + R1 )， 如 图 SPY0030 的典型应用电路。 图 SPY0030A工作 原理图 数摸转换电路 凌阳 SPCE061A 单片机自带双通道 DAC 音频输出， DAC DAC2 转换输出的模拟量电流信号分别通过 AUD1 和 AUD2 管脚输出， DAC 输出为电流型输出，所以 DAC 输出经过 SPY0030音频放大，以驱动喇叭放音，放大电路 (只列出 DAC1,DAC2 类似 )，这为单片机的音频设计提供了极大方便。 在它们后面接一个简单的音频放大电路和喇叭即可实现语音播报功能。 图 数模转换电路 按键、 LED 和复位电路 此电路主要是对电源和睡眠指示作用以及复位重新训练小车等作用如 图示。 图 S1K E Y 1S2K E Y 2S3K E Y 3V5I O A 0I O A 1I O A 2KE Y1 2 3J 2 0 C O N 35428 73 61U2S P Y 0 0 3 0 A12J2C O N 2C 2 01 0 4C 2 2 2 2 4C 2 51 0 4C 2 61 0 4+C 2 11 0 0 uR91KR 1 01KDAC1VDDHGNDA V S S 2S pe ea k erS P HDAC 康虹：基于单片机的语言控制小车设计 18 图 复位电路 图 LED电路 下载线接口电路和在线调制电路 此电路主要是下载程序代码和在线调试程序，为其那片机提供灵魂。 如图。 1 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U47 4 H C 2 4 41 2 3 4 5J 1 1C O N 512345J4C O N 5123S5C O N 3C 3 85 0 0 PR 2 333R 2 433R 2 53 . K 3R 2 633R 2 733R 2 83 . 3 KPD0PD1P D 0P D 1VDDVDDI C E。