智能語(yǔ)音識(shí)別云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)—電路圖天天讀（70）

　　基于單片機(jī)模塊、LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊和雙自由度云臺(tái)模塊，設(shè)計(jì)了一種具備非特定人語(yǔ)音識(shí)別能力的智能語(yǔ)音控制系統(tǒng)—智能地球儀。該地球儀通過(guò)智能識(shí)別用戶(hù)給出任一國(guó)家名稱(chēng)的命令驅(qū)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使地球儀上的目標(biāo)國(guó)家正對(duì)用戶(hù)，同時(shí)點(diǎn)亮代表該國(guó)家首都的LED燈，并播 放該國(guó)家的概況信息。此地球儀可應(yīng)用于地理教學(xué)中，是一種性能可靠、功能強(qiáng)大、趣味性強(qiáng)的教學(xué)模具。

　　語(yǔ)音芯片LD3320 芯片是一款基于非特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的聲控芯片， 可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別及MP3 播放功能。為了能使芯片正常工作，共有42 個(gè)引腳需要配置，而單獨(dú)使用AT89S52 單片機(jī)無(wú)法直接完成對(duì)該芯片的配置。雖然采用擴(kuò)展I/O 口的做法也能實(shí)現(xiàn)， 但是為了使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠地工作， 本文選用單片機(jī)STC10L08XE 作為系統(tǒng)的協(xié)MCU 來(lái)完成對(duì)LD3320 語(yǔ)音模塊的控制。

　　云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電路

　　雙自由度云臺(tái)有4 個(gè)控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向的端口， 分別是水平左轉(zhuǎn)、水平右轉(zhuǎn)、上升、下降， 需要24 V 的交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)， 而語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果的二進(jìn)制序列經(jīng)過(guò)解碼后由單片機(jī)AT89S52 的I/O 口輸出， 其端口電平是0 ~5 V 的直流。為了能使單片機(jī)根據(jù)語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果驅(qū)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，在AT89S52 和云臺(tái)之間放置一個(gè)電流放大器件ULN2003 。ULN2003 是大電流、高耐壓達(dá)林頓陣列， 包括7 個(gè)達(dá)林頓管， 在5 V 的工作電壓下， 能夠與TTL 和CMOS 電路直接相連， 這樣就可以直接處理原來(lái)需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。將控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的4 個(gè)端口D_Right 、D_Left 、D_Up 、D_Down 分別與繼電器K1、K2、K3、K4 相連， 單片機(jī)AT89S52 根據(jù)解碼后的語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果控制繼電器的斷開(kāi)和閉合， 從而控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電路圖如圖所示。

　　語(yǔ)音識(shí)別播放電路

　　語(yǔ)音識(shí)別播放電路主要由語(yǔ)音芯片LD3320、STC10L08XE 單片機(jī)及其他外圍電路構(gòu)成。語(yǔ)音芯片LD3320 內(nèi)部固化有完整的非特定人語(yǔ)音識(shí)別特征庫(kù)和高效的非特定人語(yǔ)音識(shí)別搜索引擎模塊， 不需要事先訓(xùn)練和錄音。只需要單片機(jī)把候選識(shí)別語(yǔ)句的拼音串傳入芯片內(nèi)部， 通過(guò)芯片內(nèi)部的DSP 算法， 找出最佳識(shí)別結(jié)果。同時(shí)此芯片還支持MP3 播放功能， 此時(shí)需要外接Flash 芯片， 用來(lái)存儲(chǔ)播放的聲音素材等數(shù)據(jù)。STC10L08XE 單片機(jī)讀取串行存儲(chǔ)芯片的MP3 數(shù)據(jù)， 依次送入LD3320 芯片內(nèi)部就可以從芯片的相應(yīng)引腳輸出聲音。STC10L08XE 單片機(jī)與語(yǔ)音芯片LD3320 之間采用并行的通信方式， 故在硬件上需要使用8 根數(shù)據(jù)線和4 個(gè)控制信號(hào)將語(yǔ)音芯片與單片機(jī)并行連接。

　　復(fù)位電路

　　為了保證智能地球儀在每次上電啟動(dòng)或復(fù)位操作后具有唯一確定的位置， 故需要為其設(shè)定起始轉(zhuǎn)動(dòng)位置。當(dāng)云臺(tái)轉(zhuǎn)到初始位置時(shí)， 就給單片機(jī)AT89S52 發(fā)送一個(gè)判斷信號(hào)， 表示復(fù)位完成， 可以開(kāi)始語(yǔ)音識(shí)別。本設(shè)計(jì)中利用光電開(kāi)關(guān)完成這一信號(hào)的給定。光電開(kāi)關(guān)利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮擋或反射檢測(cè)物體的有無(wú)， 一般包括發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分由發(fā)光管輻射出光脈沖， 接收部分為光敏三極管。當(dāng)沒(méi)有物體遮住時(shí)， 光敏三極管導(dǎo)通， 電阻極小； 當(dāng)有物體遮住時(shí)， 電阻極大［ 5］。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在云臺(tái)平臺(tái)側(cè)面設(shè)置擋板， 初始位置固定光電開(kāi)關(guān)， 當(dāng)云臺(tái)轉(zhuǎn)至初始位置時(shí)， 擋板會(huì)正好停在光電開(kāi)關(guān)中央， 使光電開(kāi)關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)， 此時(shí)會(huì)給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)（ 低電平0 ） ， 此信號(hào)接在AT89S52 單片機(jī)P3_7引腳。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng)分析：

　　本文采用低成本模塊化設(shè)計(jì)， 使用單片機(jī)控制模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊及云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊， 設(shè)計(jì)了一款能將用戶(hù)的聲控命令轉(zhuǎn)化為國(guó)家地理位置的智能地球儀。該地球儀能智能識(shí)別任意用戶(hù)說(shuō)出的國(guó)家名稱(chēng)， 驅(qū)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使目標(biāo)國(guó)家正對(duì)著用戶(hù)， 點(diǎn)亮代表該國(guó)首都的彩色LED 指示燈， 并且語(yǔ)音播放該國(guó)的詳細(xì)介紹， 包括人口、面積、現(xiàn)任領(lǐng)導(dǎo)人、地理、歷史、氣候、資源等。與其他智能地球儀相比， 該智能地球儀易于操作、趣味性強(qiáng)， 能充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。同時(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低廉， 更適合在各學(xué)校普及使用。
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