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[導(dǎo)讀]智能車的核心控制器 SPCE061A 是一款16位獨(dú)具語音特色的控制器,片內(nèi)采用的nSPTM 核心處理器,具有較高的處理速度,能夠完成16位算術(shù)邏輯運(yùn)算、16×16位硬件乘法運(yùn)算和

智能車的核心控制器 SPCE061A 是一款16位獨(dú)具語音特色的控制器,片內(nèi)采用的nSPTM 核心處理器,具有較高的處理速度,能夠完成16位算術(shù)邏輯運(yùn)算、16×16位硬件乘法運(yùn)算和DSP內(nèi)積濾波運(yùn)算,能夠快速處理復(fù)雜的數(shù)字信號,不需要額外的專用語音控制芯片,就能實現(xiàn)語音的編解碼等,既節(jié)省了設(shè)計成本,又能滿足一定的控制要求。控制器采用模塊化架構(gòu),集成了ICE(在線仿真)、鎖相環(huán)振蕩器、時基控制器、7通道10位AD轉(zhuǎn)換器、單通道AD+ AGC(自動增益)轉(zhuǎn)換器、雙通道10位DA轉(zhuǎn)換器、通用異步通信接口、串行輸入輸出接口、電壓監(jiān)控等模塊。實現(xiàn)汽車智能化的技術(shù)非常多, 本文利用目前比較熱門的技術(shù)語音控制技術(shù), 實現(xiàn)小車自動前進(jìn)、后退、左拐、右拐等, 當(dāng)然所設(shè)計的小車只是智能汽車的微模型, 還處于模擬演示階段, 要真正實現(xiàn)智能汽車為人服務(wù)還有很長一段距離。

智能小車整體主要由語音輸入電路、語音輸出電路、SPCE061A 控制器、驅(qū)動電路等組成。小車的SPCE061控制器通過內(nèi)置麥克放大器和自動增益功能的A /D 通道、D /A通道實現(xiàn)語音控制,語音觸發(fā)小車動作,小車動作后,隨時可以通過語音指令改變小車的運(yùn)動狀態(tài),如果行進(jìn)過程中遇到前方有障礙,小車會自動停車。

語音輸入電路設(shè)計

小車的語音輸入電路如圖所示。其中,VM IC 提供傳聲器的電源,VSS是系統(tǒng)的模擬地,VCM 為參考電壓,1腳和2腳分別是傳聲器X1 的正極、負(fù)極的輸入引腳。當(dāng)對著傳聲器講話時,1腳和2 腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形,并在SPCE061A 的兩個端口處形成兩路反相的波形,送到SPCE061A 控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大,經(jīng)過放大的音頻信號,通過ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,保存到相應(yīng)的寄存器中,然后對這些數(shù)字音頻信號進(jìn)行壓縮、辨識、播放等處理。

 

智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計

 

 

語音輸出電路設(shè)計

小車的語音輸入電路如圖所示。其中,VDDH 為參考電壓,VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的9端,通過音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030,經(jīng)音頻放大后,音頻信號從SPY0030輸出經(jīng)J2端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。

 

智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計

 

 

光電檢測電路設(shè)計

小車的光電檢測電路采用E18-D80NK型號的光電傳感器,它集發(fā)射和接受于一體,紅外發(fā)射管向某一方向發(fā)射紅外線,遇到障礙物后紅外線被反射由接收管接受,從而判斷出小車的前方是否有障礙物,對障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過傳感器上的微調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器前端增加了透鏡,利用聚焦作用遠(yuǎn)距離探測物體。傳感器內(nèi)部集成了放大、比較、調(diào)制電路,使傳感器受可見光的影響較小,光電檢測電路的連接圖如圖4所示。

 

智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計

 

 

驅(qū)動電路設(shè)計

小車的驅(qū)動電路是一個全橋驅(qū)動電路( 圖5),Q1,Q2, Q3, Q4四個三極管組成4個橋臂,Q5 控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷,Q6控制Q1 和Q4 的導(dǎo)通和關(guān)斷,驅(qū)動電路分別用于后輪動力驅(qū)動電路和前輪方向驅(qū)動電路。當(dāng)1管腳為高電平,2管腳為低電平時時Q1 和Q4 導(dǎo)通,Q2和Q3截止,電動機(jī)帶動車輪運(yùn)轉(zhuǎn); 當(dāng)1管腳為低電平,2管腳為高電平時時Q1和Q4截止,Q2和Q3導(dǎo)通,電動機(jī)帶動車輪反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計

 

 

智能小車系統(tǒng)整體設(shè)計

將語音輸入電路的1, 2 端口分別連接到SPCE061A控制器的M ICP,N ICN 管腳上;將語音輸出電路的9端口連接SPCE061A的DAC1管腳;后輪動力驅(qū)動電路的1, 2端連接到SPCE061A的IOB8,IOB9管腳,前輪方向驅(qū)動電路的1, 2端連接到SPCE061A 的IOB10, IOB11管腳;光電檢測電路的OUT 端連接SPCE061A 的IOB12 管腳,智能小車的整體連接如圖6所示。

 

智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計

 

 

智能小車的正確識別率在90% 以上,實驗過程中發(fā)現(xiàn),影響小車正常辨識的因素主要包括周圍環(huán)境的噪聲、人與小車的距離等,這些需要在今后改進(jìn)。這種語音控制的智能小車機(jī)器人將來不僅可以為人服務(wù),稍加擴(kuò)展,還可以在多種不適合人作業(yè)的場合替代人執(zhí)行任務(wù)。因此這種語音控制小車機(jī)器人具有重要的學(xué)術(shù)研究價值。

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