基于凌陽單片機(jī)的語音遙控小車(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 使用，它在每個(gè)中斷信號的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷屏 蔽觸發(fā)器，只有該觸發(fā)器無效，它所對應(yīng)的中斷請求信號才能進(jìn)入 CPU，即此類型中斷開放。否則即使其對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位置“ 1”， CPU也不會響應(yīng)中斷，即此類型的中斷被屏蔽。同時(shí) CPU內(nèi)還設(shè)置了一個(gè)中斷允許觸發(fā)器，它控制 CPU能否響應(yīng)中斷。 中斷控制寄存器。 SPCE061A對中斷源的開放和屏蔽，以及每個(gè)中斷源是否被允許中斷，都受中斷允許寄存器 P_INT_Ctrl和 P_INT_Clear及 P_INT_Ctrl_New控制中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 38 頁 和一些中斷控制指令。 中斷控制單元 P_INT_Ctrl（讀 /寫）（ 7010H）。 P_INT_Ctrl 控制單元具有可讀和可寫的屬性，其讀寫時(shí)的意義是不同的。其各位如表 所列。 表 中斷控制單元 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 當(dāng)寫中斷控制單元中的某位為 “1” 時(shí)，即允許該位所代表的中斷被開放，并關(guān)閉屏蔽中斷觸發(fā)器，此時(shí)當(dāng)有該中斷申請時(shí)， CPU 會響應(yīng)。否則如果該位被置 0則禁止該位所代表的中斷。即使有中斷申請， CPU 也不會響應(yīng)。 當(dāng)讀取中斷控制單元時(shí)，其主要作為中斷標(biāo)志，因?yàn)槠涿恳晃痪硪粋€(gè)中斷，當(dāng) CPU響應(yīng)某中斷時(shí)，便將該中斷標(biāo)志置 “1” ，即將 P_INT_Ctrl中的某位置 “1” ，可以通過讀取該寄存器來確定 CPU 響應(yīng)的中斷。 清除中斷標(biāo)志控制單元 P_INT_Clear（寫）（ 7011H）。 清除中斷標(biāo)志控制單元主要用于清除中斷控制標(biāo)志位，當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷后，會將中斷標(biāo)志置位為 “1” ，當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，要將其控制標(biāo)志清零，否則 CPU 總是執(zhí)行該中斷。 其各位如表 所列。 表 清除中斷標(biāo)志控制單元 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 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 38 頁 因?yàn)?P_INT_Clear 寄存器的每一位均對應(yīng)一個(gè)中斷，所以如果想清除某個(gè)中斷狀態(tài)標(biāo)志，只要將該寄存器中對應(yīng)的中斷位置 1即可清除該中斷狀態(tài)標(biāo)志位。該寄存器只有寫的屬性，讀該寄存器是無任何意義的。 激活和屏蔽中斷控制單元 P_INT_Ctrl_New(讀 /寫 )(702DH)。該單元用于激活和屏蔽中 斷。其各位如表 所列。 表 激活和屏蔽中斷 控制單元 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 當(dāng)寫該控制單元時(shí)，與 P_INT_Ctrl 功能相似。 讀該控 制單元時(shí)，只作為了解激活那一中斷的功能使用。與其寫入值是一致的。 在語音遙控小車系統(tǒng)中 應(yīng)用了 兩個(gè)中斷，如下： 1） FIQ TMA 用于語音播放 /識別中斷 2） IRQ5 2Hz 用于運(yùn)動(dòng)中斷定時(shí)控制 凌陽語音 表 列出了不同音頻質(zhì)量等級的編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（頻響）。 表 不同音頻質(zhì)量等級的編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 信號類型 頻率范圍 /Hz 采樣率 /kHz 量化精度 /（位） 電話語音 200~3 400 8 16 寬帶音頻（ AM 質(zhì)量） 50~7 000 16 16 調(diào)頻廣播（ FM質(zhì)量） 20200~150 000 16 高質(zhì)量音頻（ CD質(zhì)量） 20~20 000 16 凌陽音頻壓縮算法處理的語音信號的范圍是 200Hz－ 的電話話音。 壓縮分無損壓縮和有損壓縮。 無損壓縮一般指：磁盤文件，壓縮比低： 2:1～ 4:1。 而有損壓縮則是指：音／視頻文件，壓縮比可高達(dá) 100:1。 凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種 (具體可參見語音壓縮工具一中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 38 頁 節(jié)內(nèi)容 )： SACMA2020：壓縮比為 8:１， 8:， 8: SACMS480： 壓縮比為 80:3， 80: SACMS240： 壓縮比為 80: 按音質(zhì)排序： A2020S480S240 1) 波形編碼： subband即 SACMA2020 特點(diǎn)：高質(zhì)量、高碼率，適于高保真語音／音樂。 2) 參數(shù)編碼：聲碼器（ vocoder）模型表達(dá)，抽取參數(shù)與激勵(lì)信號進(jìn)行編碼。如： SACMS240。 特點(diǎn)：壓縮比大，計(jì)算量大，音質(zhì)不高，廉價(jià)！ 3) 混合編碼： CELP即 SACMS480 特點(diǎn)：綜合參數(shù)和波形編碼之優(yōu)點(diǎn)。 除此之外 ,還具有 FM音樂合成方式即 SACMMS01. 在語音遙控小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只用到了 SACM_S480壓縮算法。 SPCE061A的開發(fā)方法 SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試器 PROBE或 EZ— PROBE實(shí)現(xiàn)的。它既是一個(gè)編程器（即程序燒寫器），又是一個(gè)實(shí)時(shí)在線調(diào)試器。用它可以替代在單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)過程中常用的軟件工具 —— 硬件在線實(shí)時(shí)仿真器和程序燒寫器。它利用了SPCE061A片內(nèi)置的在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口和凌陽公司的在線串行編程技術(shù)。 PROBE或 EZ— PROBE工作于凌陽 IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，其 5芯的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上 SPCE061A相應(yīng)管腳，直接在目標(biāo)電路板上的CPUSPCE061A調(diào)試、運(yùn)行用戶編制的程序。 PROBE的另一頭是標(biāo)準(zhǔn) 25針打印機(jī)接口，直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與上位機(jī)通訊，在計(jì)算機(jī) IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。在設(shè)計(jì)中采用了 EZ— PROBE來完成與 PC的連接 。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 38 頁 4 總體方案介紹 系統(tǒng)硬件方案 系統(tǒng)組成主要包括以下兩部分： SPCE061A 精簡開發(fā)板、語音小車控制電路板。 圖中的語音輸入部分 MIC_ IN、按鍵輸入 KEY、聲音輸出部分的功率放大環(huán)節(jié)等已經(jīng)做到了精簡開發(fā)板 —— 61 板上，為我們使用提供了很大的方便。在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方面，采用全橋驅(qū)動(dòng)技術(shù)，利用四個(gè) I/O 端口分為兩組分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)和停 轉(zhuǎn) 三態(tài)運(yùn)行。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 41 示。 61 板 控制板 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 硬件模塊連 接 圖 如圖 42 示。 SPCE061A 功放 SPK KEY MIC 濾波 方向控制橋路 驅(qū)動(dòng)控制橋路 方向電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 38 頁 圖 硬件模 塊連接圖 系統(tǒng)控制方案 小車的運(yùn)動(dòng)控制采用語音控制和中斷定時(shí)控制相結(jié)合，通過語音觸發(fā)小車動(dòng)作，小車動(dòng)作之后，隨時(shí)可以通過語音指令改變小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在每一次動(dòng)作觸發(fā)的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，如果小車由于某些原因不能正常的接收語音指令，則只要定時(shí)時(shí)間到，中斷服務(wù)程序會發(fā)出指令讓小車停下來。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 38 頁 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件方面，由于大部分的功能實(shí)現(xiàn)都是在 61 板上完成的，只有電機(jī)控制部分電路另外設(shè)計(jì)在一塊獨(dú)立的電路板上，我們稱之為控制板。下面詳細(xì)的介紹小車的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理以及控制電路 板的結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)。 車體介紹 和 小車的行走原理 [10] 語音控制小車為四輪結(jié)構(gòu)，如圖 51 所示。其中前面兩個(gè)車輪由前輪電機(jī)控制，在連桿和支點(diǎn)作用下控制前輪左右擺動(dòng)，來調(diào)節(jié)小車的前進(jìn)方向。在自然狀態(tài)下，前輪在彈簧作用下保持中間位置。后面兩個(gè)車輪由后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為整個(gè)小車提供動(dòng)力。所以又稱前面的輪子為方向輪，后面的兩個(gè)輪子為驅(qū)動(dòng)輪，如圖 52 所示。 圖 車體側(cè)視圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 38 頁 圖 車體頂視圖 直走：由小車的結(jié)構(gòu)分析，在自然狀態(tài)下，前輪在彈簧作用下保持中間狀態(tài)，這是只要后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)小車就會前進(jìn)。如圖 53 所示； 倒車：倒車動(dòng)作和前進(jìn)動(dòng)作剛好相反，前輪電機(jī)仍然保持中間狀態(tài)，后輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車就會向后運(yùn)動(dòng)，如圖 54 所示； 左轉(zhuǎn)：前輪電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（規(guī)定為正轉(zhuǎn)），后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，這時(shí)小車就會在前后輪共同作用下朝左側(cè)前進(jìn)，如圖 55 所示； 右轉(zhuǎn)：前輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，后輪電機(jī)正轉(zhuǎn)，這時(shí)小車就是會在前后輪共同作用下朝右側(cè)前進(jìn)，如圖 56 所示。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 38 頁