基于凌阳单片机的语音遥控小车

基于凌阳单片机的语音遥控小车内容摘要：

使用，它在每个中断信号的通道中设置了一个中断屏 蔽触发器，只有该触发器无效，它所对应的中断请求信号才能进入 CPU，即此类型中断开放。 否则即使其对应的中断请求标志位置“ 1”， CPU也不会响应中断，即此类型的中断被屏蔽。 同时 CPU内还设置了一个中断允许触发器，它控制 CPU能否响应中断。 中断控制寄存器。 SPCE061A对中断源的开放和屏蔽，以及每个中断源是否被允许中断，都受中断允许寄存器 P_INT_Ctrl和 P_INT_Clear及 P_INT_Ctrl_New控制中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 15 页 共 38 页 和一些中断控制指令。 中断控制单元 P_INT_Ctrl（读 /写）（ 7010H）。 P_INT_Ctrl 控制单元具有可读和可写的属性，其读写时的意义是不同的。 其各位如表 所列。 表 中断控制单元 P_INT_Ctrl B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 IRQ3_KEY IRQ4_4KHz IRQ4_ 2KHz IRQ4_ 1KHz IRQ5_ 4Hz IRQ5_ 2Hz IRQ6_ TMB1 IRQ6_ TMB2 B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 FIQ_Fosc/1024 IRQ0_Fosc/1024 FIQ_TMA IRQ1_TMA FIQ_TMB IRQ2_TMB IRQ3_ EXT2 IRQ3_ EXT1 当写中断控制单元中的某位为 “1” 时，即允许该位所代表的中断被开放，并关闭屏蔽中断触发器，此时当有该中断申请时， CPU 会响应。 否则如果该位被置 0则禁止该位所代表的中断。 即使有中断申请， CPU 也不会响应。 当读取中断控制单元时，其主要作为中断标志，因为其每一位均代表一个中断，当 CPU响应某中断时，便将该中断标志置 “1” ，即将 P_INT_Ctrl中的某位置 “1” ，可以通过读取该寄存器来确定 CPU 响应的中断。 清除中断标志控制单元 P_INT_Clear（写）（ 7011H）。 清除中断标志控制单元主要用于清除中断控制标志位，当 CPU 响应中断后，会将中断标志置位为 “1” ，当进入中断服务程序后，要将其控制标志清零，否则 CPU 总是执行该中断。 其各位如表 所列。 表 清除中断标志控制单元 P_INT_Clear B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 IRQ3_KEY IRQ4_4KHz IRQ4_ 2KHz IRQ4_ 1KHz IRQ5_ 4Hz IRQ5_ 2Hz IRQ6_ TMB1 IRQ6_ TMB2 B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 FIQ_Fosc/1024 IRQ0_Fosc/1024 FIQ_TMA IRQ1_TMA FIQ_TMB IRQ2_TMB IRQ3_ EXT2 IRQ3_ EXT1 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 16 页 共 38 页 因为 P_INT_Clear 寄存器的每一位均对应一个中断，所以如果想清除某个中断状态标志，只要将该寄存器中对应的中断位置 1即可清除该中断状态标志位。 该寄存器只有写的属性，读该寄存器是无任何意义的。 激活和屏蔽中断控制单元 P_INT_Ctrl_New(读 /写 )(702DH)。 该单元用于激活和屏蔽中 断。 其各位如表 所列。 表 激活和屏蔽中断 控制单元 P_INT_Ctrl_New B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 IRQ3 IRQ4 IRQ4 IRQ4 IRQ5 IRQ5 IRQ6 IRQ6 B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 FIQ IRQ0 FIQ IRQ1 FIQ IRQ2 IRQ3 IRQ3 当写该控制单元时，与 P_INT_Ctrl 功能相似。 读该控 制单元时，只作为了解激活那一中断的功能使用。 与其写入值是一致的。 在语音遥控小车系统中 应用了 两个中断，如下： 1） FIQ TMA 用于语音播放 /识别中断 2） IRQ5 2Hz 用于运动中断定时控制 凌阳语音 表 列出了不同音频质量等级的编码技术标准（频响）。 表 不同音频质量等级的编码技术标准 信号类型 频率范围 /Hz 采样率 /kHz 量化精度 /（位） 电话语音 200~3 400 8 16 宽带音频（ AM 质量） 50~7 000 16 16 调频广播（ FM质量） 20200~150 000 16 高质量音频（ CD质量） 20~20 000 16 凌阳音频压缩算法处理的语音信号的范围是 200Hz－ 的电话话音。 压缩分无损压缩和有损压缩。 无损压缩一般指：磁盘文件，压缩比低： 2:1～ 4:1。 而有损压缩则是指：音／视频文件，压缩比可高达 100:1。 凌阳音频压缩算法根据不同的压缩比分为以下几种 (具体可参见语音压缩工具一中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 17 页 共 38 页 节内容 )： SACMA2020：压缩比为 8:１， 8:， 8: SACMS480： 压缩比为 80:3， 80: SACMS240： 压缩比为 80: 按音质排序： A2020S480S240 1) 波形编码： subband即 SACMA2020 特点：高质量、高码率，适于高保真语音／音乐。 2) 参数编码：声码器（ vocoder）模型表达，抽取参数与激励信号进行编码。 如： SACMS240。 特点：压缩比大，计算量大，音质不高，廉价。 3) 混合编码： CELP即 SACMS480 特点：综合参数和波形编码之优点。 除此之外 ,还具有 FM音乐合成方式即 SACMMS01. 在语音遥控小车系统设计中只用到了 SACM_S480压缩算法。 SPCE061A的开发方法 SPCE061A的开发是通过在线调试器 PROBE或 EZ— PROBE实现的。 它既是一个编程器（即程序烧写器），又是一个实时在线调试器。 用它可以替代在单片机应用项目的开发过程中常用的软件工具 —— 硬件在线实时仿真器和程序烧写器。 它利用了SPCE061A片内置的在线仿真电路 ICE（ In Circuit Emulator）接口和凌阳公司的在线串行编程技术。 PROBE或 EZ— PROBE工作于凌阳 IDE集成开发环境软件包下，其 5芯的仿真头直接连接到目标电路板上 SPCE061A相应管脚，直接在目标电路板上的CPUSPCE061A调试、运行用户编制的程序。 PROBE的另一头是标准 25针打印机接口，直接连接到计算机打印口与上位机通讯，在计算机 IDE集成开发环境软件包下，完成在线调试功能。 在设计中采用了 EZ— PROBE来完成与 PC的连接。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 18 页 共 38 页 4 总体方案介绍 系统硬件方案 系统组成主要包括以下两部分： SPCE061A 精简开发板、语音小车控制电路板。 图中的语音输入部分 MIC_ IN、按键输入 KEY、声音输出部分的功率放大环节等已经做到了精简开发板 —— 61 板上，为我们使用提供了很大的方便。 在电机的驱动方面，采用全桥驱动技术，利用四个 I/O 端口分为两组分别实现两个电机的正传、反转和停 转 三态运行。 系统的结构框图如图 41 示。 61 板 控制板 图 系统结构框图 硬件模块连 接 图 如图 42 示。 SPCE061A 功放 SPK KEY MIC 滤波 方向控制桥路 驱动控制桥路 方向电机 驱动电机 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 19 页 共 38 页 图 硬件模 块连接图 系统控制方案 小车的运动控制采用语音控制和中断定时控制相结合，通过语音触发小车动作，小车动作之后，随时可以通过语音指令改变小车的运动状态。 在每一次动作触发的同时启动定时器，如果小车由于某些原因不能正常的接收语音指令，则只要定时时间到，中断服务程序会发出指令让小车停下来。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 20 页 共 38 页 5 系统硬件设计 系统的硬件方面，由于大部分的功能实现都是在 61 板上完成的，只有电机控制部分电路另外设计在一块独立的电路板上，我们称之为控制板。 下面详细的介绍小车的结构和运行原理以及控制电路 板的结构和功能实现。 车体介绍 和 小车的行走原理 [10] 语音控制小车为四轮结构，如图 51 所示。 其中前面两个车轮由前轮电机控制，在连杆和支点作用下控制前轮左右摆动，来调节小车的前进方向。 在自然状态下，前轮在弹簧作用下保持中间位置。 后面两个车轮由后轮电机驱动，为整个小车提供动力。 所以又称前面的轮子为方向轮，后面的两个轮子为驱动轮，如图 52 所示。 图 车体侧视图 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 21 页 共 38 页 图 车体顶视图 直走：由小车的结构分析，在自然状态下，前轮在弹簧作用下保持中间状态，这是只要后轮电机正转小车就会前进。 如图 53 所示； 倒车：倒车动作和前进动作刚好相反，前轮电机仍然保持中间状态，后轮电机反转，小车就会向后运动，如图 54 所示； 左转：前轮电机逆时针旋转（规定为正转），后轮电机正转，这时小车就会在前后轮共同作用下朝左侧前进，如图 55 所示； 右转：前轮电机反转，后轮电机正转，这时小车就是会在前后轮共同作用下朝右侧前进，如图 56 所示。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 22 页 共 38 页。