基于SPCE061A的智能小车机器人电路设计

　　SPCE061A 是一款16位独具语音特色的控制器， 片内采用的nSPTM （ microcontro ller and signal processor） 核心处理器， 具有较高的处理速度， 能够完成16位算术逻辑运算、16 × 16位硬件乘法运算和DSP内积滤波运算， 能够快速处理复杂的数字信号， 不需要额外的专用语音控制芯片， 就能实现语音的编解码等， 既节省了设计成本， 又能满足一定的控制要求。控制器采用模块化架构， 集成了ICE（在线仿真）、锁相环振荡器、时基控制器、7通道10位AD转换器、单通道AD+ AGC（自动增益）转换器、双通道10位DA转换器、通用异步通信接口、串行输入输出接口、电压监控等模块。

　　语音输入电路设计

　　小车的语音输入电路如图2所示。其中， VM IC 提供传声器的电源， VSS是系统的模拟地， VCM 为参考电压， 1脚和2脚分别是传声器X1 的正极、负极的输入引脚。当对着传声器讲话时， 1脚和2 脚将随着传声器输入的声音产生变化的波形， 并在SPCE061A 的两个端口处形成两路反相的波形， 送到SPCE061A 控制器内部的运算放大器进行音频放大， 经过放大的音频信号， 通过ADC转化器转化为数字量， 保存到相应的寄存器中， 然后对这些数字音频信号进行压缩、辨识、播放等处理。

　　

　　图2 语音输入电路

　　语音输出电路设计

　　小车的语音输入电路如图3所示。其中， VDDH 为参考电压， VSS是系统的模拟地。音频信号由SPCE061A 的DAC引脚输出送到电路的9端， 通过音量电位器R9的调节端送到集成音频功率放大器SPY0030， 经音频放大后， 音频信号从SPY0030输出经J2端口外接扬声器播放声音。

　　

　　图3 语音输出电路

　　光电检测电路设计

　　小车的光电检测电路采用E18-D80NK型号的光电传感器， 它集发射和接受于一体， 红外发射管向某一方向发射红外线， 遇到障碍物后红外线被反射由接收管接受， 从而判断出小车的前方是否有障碍物， 对障碍物的感应距离可以根据要求通过传感器上的微调旋钮进行调节。传感器前端增加了透镜， 利用聚焦作用远距离探测物体。传感器内部集成了放大、比较、调制电路， 使传感器受可见光的影响较小， 光电检测电路的连接图如图4所示。

　　

　　图4 光电检测电路

　　驱动电路设计

　　小车的驱动电路是一个全桥驱动电路， Q1，Q2， Q3， Q4四个三极管组成4个桥臂， Q5 控制Q2和Q3的导通和关断， Q6控制Q1 和Q4 的导通和关断， 驱动电路分别用于后轮动力驱动电路和前轮方向驱动电路。当1管脚为高电平， 2管脚为低电平时时Q1 和Q4 导通， Q2和Q3截止， 电动机带动车轮运转； 当1管脚为低电平， 2管脚为高电平时时Q1和Q4截止， Q2和Q3导通， 电动机带动车轮反向运转。

　　

　　图5 驱动电路

　　将语音输入电路的1， 2 端口分别连接到SPCE061A控制器的M ICP， N ICN 管脚上； 将语音输出电路的9端口连接SPCE061A的DAC1管脚； 后轮动力驱动电路的1， 2端连接到SPCE061A的IOB8， IOB9管脚， 前轮方向驱动电路的1， 2端连接到SPCE061A 的IOB10， IOB11管脚； 光电检测电路的OUT 端连接SPCE061A 的IOB12 管脚， 智能小车的整体连接如图6所示。

　　

　　图6 智能小车整体连接图

　　介绍了一种基于SPCE061A 的智能音控小车机器人的设计过程， 给出了智能小车的硬件构成。从软件设计的角度阐述了小车使用语音辨识和中断技术的智能控制算法， 并详细说明了语音辨识技术在智能小车上的实现过程。实验表明智能小车运作良好。