智能小車機(jī)器人整體電路設(shè)計(jì)

智能車的核心控制器 SPCE061A 是一款16位獨(dú)具語(yǔ)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(hào)，不需要額外的專用語(yǔ)音控制芯片，就能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的編解碼等，既節(jié)省了設(shè)計(jì)成本，又能滿足一定的控制要求?？刂破鞑捎媚K化架構(gòu)，集成了ICE(在線仿真)、鎖相環(huán)振蕩器、時(shí)基控制器、7通道10位AD轉(zhuǎn)換器、單通道AD+ AGC(自動(dòng)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(shí)現(xiàn)汽車智能化的技術(shù)非常多， 本文利用目前比較熱門(mén)的技術(shù)語(yǔ)音控制技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)前進(jìn)、后退、左拐、右拐等， 當(dāng)然所設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)智能汽車為人服務(wù)還有很長(zhǎng)一段距離。

智能小車整體主要由語(yǔ)音輸入電路、語(yǔ)音輸出電路、SPCE061A 控制器、驅(qū)動(dòng)電路等組成。小車的SPCE061控制器通過(guò)內(nèi)置麥克放大器和自動(dòng)增益功能的A /D 通道、D /A通道實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制，語(yǔ)音觸發(fā)小車動(dòng)作，小車動(dòng)作后，隨時(shí)可以通過(guò)語(yǔ)音指令改變小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如果行進(jìn)過(guò)程中遇到前方有障礙，小車會(huì)自動(dòng)停車。

語(yǔ)音輸入電路設(shè)計(jì)

小車的語(yǔ)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(duì)著傳聲器講話時(shí)，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(gè)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(guò)放大的音頻信號(hào)，通過(guò)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(duì)這些數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮、辨識(shí)、播放等處理。

語(yǔ)音輸出電路設(shè)計(jì)

小車的語(yǔ)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(hào)由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的9端，通過(guò)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(hào)從SPY0030輸出經(jīng)J2端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。

光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

小車的光電檢測(cè)電路采用E18-D80NK型號(hào)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(duì)障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過(guò)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(cè)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(jiàn)光的影響較小，光電檢測(cè)電路的連接圖如圖4所示。

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

小車的驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路( 圖5)，Q1,Q2, Q3, Q4四個(gè)三極管組成4個(gè)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(dòng)電路分別用于后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路和前輪方向驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)1管腳為高電平，2管腳為低電平時(shí)時(shí)Q1 和Q4 導(dǎo)通，Q2和Q3截止，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn); 當(dāng)1管腳為低電平，2管腳為高電平時(shí)時(shí)Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車輪反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

智能小車系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

將語(yǔ)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(yǔ)音輸出電路的9端口連接SPCE061A的DAC1管腳;后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路的1, 2端連接到SPCE061A的IOB8，IOB9管腳，前輪方向驅(qū)動(dòng)電路的1, 2端連接到SPCE061A 的IOB10, IOB11管腳;光電檢測(cè)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。

智能小車的正確識(shí)別率在90% 以上，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，影響小車正常辨識(shí)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(yǔ)音控制的智能小車機(jī)器人將來(lái)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(chǎng)合替代人執(zhí)行任務(wù)。因此這種語(yǔ)音控制小車機(jī)器人具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。