毕业设计论文--基于spce061a单片机多功能电子医药盒

毕业设计论文--基于spce061a单片机多功能电子医药盒内容摘要：

器（ ADC）和单通道声音模数转换器； （ AGC）功能； ； （ LVR）功能和低电压监测（ LVD）功能； ICE（ InCircuit Emulator）； ； Watch Dog 功能。 主控制器 ATMEGA16L 的介绍 AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。 所 有的寄存器都直接与算逻单元 ALU 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。 这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。 管脚图如图。 ATmega16L 有如下特点 : 字节的系统内可编程 Flash 具有同时读写的能力，即 RWW ； 字节 EEPROM， 1K 字节 SRAM； 个通用 I/O 口线； 个通用工作寄存器； JTAG 接口，支持片内调试与编 程； / 计数器 T/C ； /外中断，片内经过标定的 RC 振荡器； USART，有起始条件检测器的通用串行接口； 路 10 位具有可选差分输入级可编程增益 TQFP 封装 的 ADC； ； SPI 串行端口； PWM，两路 8 位，两路 16 位； ：空闲模式、 ADC 噪声抑制模式。 、掉电模式、 Standby 模式以及扩展的 Standby 模式 ： 0 8 MHz； ：。 机驱动芯片 L298N 的介绍 L298N 是 ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。 该芯片的主要特点是 :工作电压高，最高工作电压可达 46V。 输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A，持续工作电流为 2A；内含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准 TTL 逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电 路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。 其管脚图和实物图分别如图 4图 42所示，管脚功能如表 43 所示。 图 41 L298N 管脚图 图 42 L298N 实物图 表 42 L298N 引脚功能表 引 脚 符 号 功 能 1 15 SENSING A SENSING B 此两端与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号 2 3 OUT 1 OUT 2 此两脚是全桥 式驱动器 A 的两个输出端，用来连接负载 4 Vs 电机驱动电源输入端 5 7 IN 1 IN2 输入标准的 TTL 逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器 A 的开关 6 11 ENABLE A ENABLE B 使能控制端 .输入标准 TTL 逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁止工作。 8 GND 接地端，芯片本身的散热片与 8 脚相通 9 Vss 逻辑控制部分的电源输人端口 10 12 IN 3 IN 4 输入标准的 TTL 逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器 B 的开关 13 14 OUT 3 OUT 4 此两脚是全 桥式驱动器 B 的两个输出端，用来连接负载 音遥控器中 SPCE061A 的功能 在本次设计中，关键地问题之一在于人声的 A/D 转换存储与识别， SPCE061A提供了语音输入压缩以及辨识的先进技术。 1. 语音指令的输入。 凌阳 SPCE061A 利用麦克风的指令输入系统， SPCE061A内置由 D／ A 转换器 DACO 和逐次逼近寄存器 SAR 组成的逐次逼近式 8 通道 10位 A／ D 转换器，以及采样／保持电路。 其中 7 个通道用于将模拟量信号（电压信号） 转换 为数 字量 信号 ，可以 直接 通过 引线 IOA 0IOA 6 ）输人 Line_InlLine_ln7 另外一个通道只用于语音输人，即通过内置自动增益控制放大器的麦克风通道（ MICIn）输人，是语音采集专用通道，也可设置为普通 A/D输入。 2．语音指令的训练。 语音遥控器作为机器，一定是不能先天理解人类的语言的，所以，必须教会它人类语言的含义。 即语音训练，内容是将人类的语言事先已训练的方式经过模数转换存储在凌阳 SPCE061A 的 FLASH 中，并指定每一条语音所要指向的操作，以便在日后的使用中将采集来的语音与存储的语音相比对，以确定单片机需要进行的操作。 凌阳 SPCE061A 对于不同的辨 识能力提供以下两种语音训练方式： 1）特定发音人识别 SD（ Speaker Dependent），是指语音样板由单个人训练，可用于语音提示，而 DVR 用来录音和放音； 2）非特定发音人识别 SI（ Speaker Independert）。 是指语音样板由不同年龄、不同性别、不同口音的人训练，可以识别一群人的命令； 在本次设计中，需要向小车训练：向前、向后、左转、右转、停止等几项语音指令，以供控制小车时的辨识使用。 值得注意的是，使用非特定发音人识别需要利用大量的 DVR 存储不同人训练的语音，但是凌阳 SPCE061A 并 不能提供大量的内存空间供存储使用，由于设计条件有限，无法扩展必要的存储芯片完成存储语音的功能，故选择使用特定发音人识别。 其训练具体流程参看后文内容。 3．对训练的语音指令的存储。 将经 A/D 转换后的数据压缩存储， SPCEO61A单片机的 16 位 DSP 有很强的信息处理能力，最高时钟频率达 MHz，具备运算速度高等优势。 这些为语音的录放、合成及辨识提供了条件。 凌阳压缩算法中 DVR 可用于录、放音。 语音的编码、存储、解码处理是通过操作麦克风输人所生成的 WAVE 文件完成的，但在这个环节上会出现的一个问题为其占 用的存储空间很大，对 SPCEO61A 单片机的 32K FLASH 来说想要存储大量的信息显然是不可能的。 而 SPCE061A 提出了解决方法： SACMV25． LIB。 该库将 A/D、编码、解码、存储及 D／ A 做成相应的模块，对于每个模块都有其应用程序接口 API，所以只须了解每个模块所要实现的功能及其参数的内容，然后调用该 API 函数即可实现相应功能。 在进行 A/D 转换之前，从 MIN_IN 输入的模拟信号要经过缓冲器和放大器， AGC功能将通过 MIC―― IN通道输入的模拟信号放大值控制在一定范围内，然后放大信号经采样 保持模块送 入比较器参与 A/D 转换值得确定。 4. SPCE061A 的语音辨识。 语音辨识是一种以语音模型为指令基础的控制方式，语音模型的质量直接影响辨识操作的速度和准确率。 具体步骤是经过两次语音采集，即训练和发布指令。 系统经复杂的函数操作将发布指令与预先训练的一音模型进行比对，如与语音模型相匹配，则输出控制信号。 具体原理如图 43。 图 43 语音辨识原理简图 凌阳 16 位微处理器的 SPCE061A 核心实现与计算机连接采用有线方案，通过并口将预先设计的小车控制程序烧写到 SPCE061A 单片机，以识别各种语音指令．系统的处理过程为：当向控制器发出语音命令时，声波通过 MIC 输入，将相应的信号传递到 SPCE061A 处理芯片，在芯片中通过相关的程序与预先训练好的语音模型进行比较、识别及处理，根据识别的结果进行判断、转换，然后发出相应的控制指令到无线模组，无线发送语音指令。 图 44 语音辨识流程 使用特定人语音辨识的语音样板由单个人训练和识别处理组成，如图。 值得注 意的是，凌阳 SPCEO61A 在接收到控制语音指令后，并不是直接用其进行辨识。 为了提辨识的正确率，语音信号要经过语音识别电路，将语音信号经过滤波器降噪、加重等处理后进行预测、量化等一系列操作进行模数转换，以数字形式进行过零次数能量相关函数等方法进行匹配运算，输出辨识结果。 5．语音指令的发送和回应。 在对遥控器发出语音指令后凌阳 SPCEO61A 将人发出的。 指令与训练时的音频进行辨识后确定指令，由串口无线模组 nRF2401 发射。 车上控制器接收到相应指令后，设置动作标志位，返回回应数据，同时控制 L298N和舵机 ，使药盒做出开仓闭仓的动作。 SPCE061A 接收到响应数据后，可知电子药盒已经响应了语音指令，便语音播报当前电子药盒的响应。 5 软件设计部分及方案 凌阳 SPCE061A 单片机指令系统与开发环境 凌阳 SPCEO61A 单片机采用μ’ nSP?内核指令系统的程序设计支持汇编语言和 C 语言编写。 在编程中也可以使用汇编伪指令，这样能使句子所表达的意思的结构更加清晰，能够增强可读性，使汇编器的编译效率提高。 μ’ nSP?内核对支持 ANSIC 中使用的基本数据类型，并且可以在 C 程序中调用汇编函数提高代码效率，并使其具有 较好的实时性。 声控小车的各种动作，以及指令以及工作方式都要通过 C 语言与汇编语言编写，并进行摸拟，调试等操作。 为减少繁琐的堆栈操作和提高程序可读性，在本次设计中采用 C 语言编写辨识程序。 在编程工作结束后，将会对声控小车进行程序的输入。 使用凌阳科技提供的一个集成开发环境μ’ nSP? IDE，它能完成程序的编辑、编译、链接、调试和仿真等功能。 使用它的的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下通过模拟硬件的部分功能来调试程序。 并使用在线调试器 PR。