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基于单片机的语音控制小车:语音识别与循迹技术应用
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本篇毕业论文主要探讨了基于单片机的语音小车设计,这是一个结合了计算机技术、模式识别和信号处理技术的创新应用。随着信息技术的进步,语音识别系统在现代生活中的作用日益凸显,尤其在自动化控制领域,如汽车导航、智能家居等,语音成为了人机交互的重要方式。 设计的核心思想是利用语音识别技术简化手动操作,让小车能够接收和理解用户的语音指令,从而实现移动控制。系统由主机和从机两部分构成,主机负责语音的输入和解析。通过先进的语音识别算法,主机能准确识别并解码出不同指令,然后通过蓝牙技术将这些指令传递给从机。从机部分则配备有单片机作为核心控制器,接收并执行主机发送的指令,实现小车的运动控制,包括循迹行驶和执行一系列预设的动作。 其中,端点检测是一个关键技术环节。设计者采用了RC522射频技术来定位小车的位置,这是一种无线通信技术,能够在一定范围内精确地识别和追踪目标。通过对位置信息的精确控制,使得小车能够精确地响应语音指令,无论是直线行驶还是转向,都能实现精准到位。 在整个设计过程中,作者不仅验证了现有的语音识别算法的有效性,还对关键技术进行了优化和改进,提高了系统的稳定性和准确性。此外,该研究还展示了如何将理论知识应用于实际项目,培养了学生的实践能力和创新思维。 总结来说,这篇论文深入研究了语音识别与单片机技术的融合,不仅推动了智能控制领域的进步,也为未来智能家居、机器人等领域的语音交互提供了新的思路。通过这一设计,我们可以看到语音技术在提升生活便利性与工作效率方面的巨大潜力。
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毕业设计(论文)说明书 第 3 页
烧写,AT89C51RC 片内总共有 512 字节的用户数据区,而 256 字节的内部扩展数据区
需通过清 SFR(8EH)的位 1 并用 MOVX 指令访问,片内置通用 8 位中央处理器和 Flash
存储单元,另一个 256BytesRAM 区与 ATMEL 之 AT89 系列 8052 兼容的单片机是一致
的,AT89C51RC 结合通用的 8 位微处理器和 Flash 存储技术构成功能强大单片微处理
器,可提供许多高性能低价位的系统控制应用场合
[9]
。
AT89C51RC 具有如下主要特点:40 个引脚,32kBytes 的程序存储器,32 个外部双
向输入/输出(I/O)端口,同时内含 2 个外中断口,3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双
工串行通信口,内置时钟振荡器,其 Flash 存储器,可反复擦写 1000 次的 Flash 存储器
可有效地降低开发成本。软件设置电源省电模式,睡眠其间,定时/计数器,串行口和中
断口均停止工作,RAM 中的数据被“冻结”,直到下次被中断激活或硬件复位方可恢复
工作。
3. STC89C52 单片机:
STC89C52 是宏晶公司的增强型 MCS-51 单片机,具有以下标准功能:8k 字节 Flash,
512 字节 RAM,32 位 I/O 口线,看门狗定时器,内置 4KBEEPROM,MAX810 复位电
路,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口。其中的优点
有,支持 STC 的 2 线制下载方式,下载程序更方便。支持 6T 模式(在 6T 模式下,6
个时钟周期就是一个机器周期),片内集成了 4kB 容量的 EPROM;带有 P4 口,具有更
多的 I/O。最主要的是其价格便宜,符合学生的预算
[10]
。
本次选择 STC89C52 单片机,因为该单片机能够完成本次设计的全部功效之外,价
格对比于其他两个方案更为便宜,所以选择该单片机作为本次设计的核心。
2.2 语音识别模块的方案论证
在本次设计的语音小车中,语音识别是非常重要的一项,用户需要通过主机来对从
机下达指令,是通过语音来进行的,所以选择一款合适的语音识别模块是非常重要的。
1. ASR M08
ASR 自动语音识别技术是一种将人的语音转换为文本的技术。ASRM08-A 语音识
别模块坚持着这样一个原则,首先对接收到的语音信号进行一系列的运算处理,然后和
关键词列表中所有的关键词进行对比,对每一个关键词的相似度打分,得分最高的那个
关键词就认为是正确的,最后输出。这样,当接收到相似度比较高的语音时我们可以通
过设置“无用关键词”把他过滤掉,这是一个非常有效的手段,设置“无用关键词”越
多,误识别率越低,但是不可避免的要牺牲关键词列表地址
[11]
。
2. LD3320
LD3320 提供的语音识别技术,是基于关键词语列表的识别技术:ASR 技术。语音
识别芯片的工作流程是:对经过 MIC 输入的声音实施频谱分析一语音特征的提取一匹
配关键词语列表中的关键词语一从此关键字列表中得分最高的关键词语作为最终语音
识别的结果输出
[12]
。
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毕业设计(论文)说明书 第 4 页
LD3320 模块可以使用 3.3v 进行供电。模块与单片机系统可以使用并口通讯方式也
可以使用 SPI 通讯方式,这大大真强了模块的兼容性,通过其语音采集系统经过放大处
理后再进行 ad 数据转换给 LD3320 进行识别,LD3320 根据之前录制的音频内容进行对
比判断语音是否匹配,如果匹配会给串口发送设定好的数据。总体识别较为准确费用适
中,因此本设计采用 LD3320 语音识别模块进行语音识别
[13]
。
2.3 电机驱动方案选择
1. L298N
L298N 是一种双 H 桥电机驱动芯片,其中每个 H 桥可以提供 2A 的电流,功率部
分的供电电压范围是 2.5-48v,逻辑部分 5v 供电,接受 5vTTL 电平。一般情况下,功率
部分的电压应大于 6V 否则芯片可能不能正常工作
[14]
。
2. ULN2003
ULN2003 是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出等控制
电路中。可直接驱动继电器等负载。输入 5VTTL 电平,输出可达 500mA/50V。
ULN2003 是高耐压、大电流达林顿系列,由七个硅 NPN 管组成。
该电路的特点如下:ULN2003 的每一对都串联一个 2.7K 的基极电阻,在 5V 的工
作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器
来处理的数据。
ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压
高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统
[15]
。
根据对以上两种方案的分析,最终选择 L298N 模块作为本系统的电机驱动方案,
可以有效的简化系统的硬件结构,而且其模块化的设计可以很好的巩固系统的稳定性。
2.4 本章小节
将本次设计的语音小车的关键硬件进行了选择方案的论证,通过选取不同的单片机
来判断此次适合的主控核心。在语音识别和电机驱动方面也通过方案选择,选择适合本
次设计的语音识别模块和电机驱动模块。
3 系统硬件电路设计
本次设计的语音小车由语音识别模块、蓝牙模块、光电模块、RC522 射频识别模块
电机驱动模块组合而成,主控核心是单片机。单片机接收到语音识别信号之后,发送指
令控制电机驱动以此来控制小车行动。其中系统框图如图 3-1 所示。
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