語音智能步進電機控制器的製作方法

2023-07-29 19:01:51 1

專利名稱：語音智能步進電機控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種語音智能步進電機控制器。
背景技術：
目前大部分步進電動機控制系統多以單片機為基礎，控制者的命令通過按鍵輸人來表達，如按某鍵使電機啟/停，按某鍵使電機正/反轉等。雖然按鍵方式設計簡單，但人機互動性、智能化水平較差，在一些工作環境惡劣、對人身有傷害的地方(如地下、深水及輻射、高溫等)，手工難以操作。而人類使用最頻繁、最習慣的信息交流工具是語音，因此，設計一種電機語音控制器，在某種程度上實現真正的「人機對話」，對豐富工控場合的控制手段，有一定的實用意義。

實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:一種語音智能步進電機控制器，其特徵在於:其結構包括89C51單片機、步進電機、驅動電路、SPCE061A凌陽微控制器，所述89C51單片機與驅動電路相連接，步進電機與驅動電路相連接，89C51單片機與SPCE061A凌陽微控制器相連接。進一步的:步進電機為四相12V的42BYGH107，驅動電路為ULN2083A達林頓驅動電路。採用這樣的結構，利用SPCE061A凌陽微控制器能夠快速地處理各種複雜的數位訊號。進一步的:所述SPCE061A凌陽微控制器晶片上集成有ADC、DAC、RAM、FLAsH、定時器、鎖相環、低電壓檢測、復位、看門狗、ICE接口。SPCE06IA凌陽微控制器是精簡指令RISC型16位系統級晶片S0C，具有DSP功能，CPU最高時鐘可達49.152MHz。進一步的:89C51單片機上具有麥克風、A\D轉換裝置、編解碼處理器、D\A轉換裝置、輸出裝置，存儲裝置，上述裝置相互配合共同完成語音的處理，麥克風與A\D轉換裝置連接，編解碼處理器與D\A轉換裝置和存儲裝置分別連接，D\A轉換裝置與輸出裝置連接。輸入麥克風的模擬語音信號首先要進行預處理，主要完成模/數轉換，必要時還要作預加重、自動增益控制等處理過程，實現語音信號的數位化；然後對經過預處理的數位訊號進行編碼，建立識別時所需的語音數據模型庫並存儲，這個過程也稱之為「訓練」;之後根據輸人信號的特徵參數同已建立的語音模型庫進行模式匹配比較，從而完成識別；最後對識別結果解碼後輸出，即進行語音播報。所述SPCE06IA凌陽微控制器接口板路線上集成有電源接口，電源，睡眠指示燈，在線調試器接口、撥斷開關、EZ-Probe接口、音頻輸出接口、麥克輸入端接口。音頻輸出接口中，一個是耳機插孔；另一個是兩針的插針外接喇叭接口，所述麥克輸入端接口帶自動增益控制，在線調試器接口有5針，其中兩針分別是地VSS和3.3V電源VCC,在線調試器的一端與在線調試器的5針接口相連，另一端接PC機25針並口，EZ-Probe一端連接PC機的25針並口，另外一端連接61板的5針EZ-PROBE接口。61 板將 SPCE061A 凌陽微控制器的 32 個 I/O 口 IOAO 10A15, IOBO 10B15 引出，引腳41 48、53、54 60與A 口對應；引腳5 1、81 76、68 64與B 口對應，所述I/O 口能夠進行編程，I/O 口設置為輸入或輸出接口。

圖1為本實用新型結構示意圖，圖2為SPCE061A凌陽微控制器接口板圖，圖3為語音處理在單片機系統上的實現原理圖。
具體實施方式
1-SPCE061A凌陽微控制器，2-89C51單片機，3_接口，4_驅動電路，5-步進電機，6-負載，7-電源接口，8-電源指示燈，9-睡眠指示燈，15-麥克風，10-A/D轉換裝置，11-編解碼處理，12-D/A轉換裝置，13-輸出裝置，14-存儲裝置。圖1中，SPCE061A凌陽微控制器I與89C51單片機2連接，89C51單片機2與達林頓驅動電路4通過接口 3連接在一起,達林頓驅動電路4與步進電機連接,步進電機與負載6連接。語音控制採用SPCE061A凌陽微控制器，SPCE061A凌陽微控制器是一款精簡指令RISC型16位系統級晶片S0C，同時有DSP功能，CPU最高時鐘可達49.152MHz，能夠快速地處理各種複雜的數位訊號，非常適用於語音處理。硬體上，SPCE061A晶片內高度集成，如ADC、DAC、RAM、FLAsH、定時器、鎖相環、低電壓檢測及復位、看門狗、ICE接口等等。圖2中，61板將SPCE061A凌陽微控制器的32個I/O 口，即IOAO 10A15，10B0 10B15全部引出，對應的引腳為A 口，41 48、53、54 60 ；B 口，5 1、81 76,68 64。該I/O 口是可編程的，即可以設置為輸入或輸出接口。音頻輸入/輸出接口:X1是語音的MIC輸入端，帶自動增益(AGC)控制，J12和J3都是語音輸出接口，其中一個是耳機插孔，另一個是兩針的插針外接喇叭口，由DAC輸出引腳21或22，經語音集成放大器SPY0030放大，然後輸出。SPY0030是凌陽微控制器的晶片，相當於LM386，但是比386音質好。 在線調試器(PROBE)和EZ-PROBE接口: J4為連接在線調試器PROBE的一個接口，該接口有5針，其中兩針分別是地(VSS)和3.3V電源(VCC)，在線調試器PROBE的一端與PROBE的5針接口相連，PROBE的另一端接PC機25針並口。採用這樣的設計就不需要再用仿真器和編程器了，只要按說明將其連接好，就可以通過它在PC機上調試程序、在線仿真、最後將程序下載到晶片中，完成程序的編寫；Jll是EZ-PROBE的接口，使用一根轉接線用作EZ-PR0BE的下載，EZ-PR0BE的一端連接PC機的25針並口，另外一端連接61板的5針EZ-PROBE接口。圖3為語音輸入、識別和播報的基本原理:本實用新型的設計是建立在孤立詞、小字表、特定發音人識別基礎上的。語音處理在單片機系統上的實現原理如下:輸入麥克風的模擬語音信號首先要進行預處理，主要完成模/數，即A/D10的轉換，必要時還要作預加重、自動增益控制等處理過程，實現語音信號的數位化；然後對經過預處理的數位訊號進行編碼，建立識別時所需的語音數據模型庫並進行存儲，這個過程也稱之為「訓練」;之後根據輸人信號的特徵參數同已建立的語音模型庫進行模式匹配比較，從而完成識別；最後對識別結果解碼後輸出，即進行語音播報。用軟體實現環型分配器功能:這種方法需在內存區域開闢一個區域存儲環形分配器的輸出狀態表。系統軟體按照電動機正反轉的要求按正反順序依次將狀態表的內容取出送至電動機輸出口，從而實現電動機激勵狀態的轉換。步進電動機的速度控制:控制步進電動機的運行速度，實際上就是控制系統發出脈衝的頻率或換相的周期。系統可用兩種方法確定脈衝的周期，一種是延時，一種是定時器。步進電動機的加減速控制:實現加減速控制的基本思想就是改變控制信號的頻率。利用定時器延時時，在加速段，定時器的初值由小變大，延時時間由長變短；在減速段，定時器的初值由大變小，延時時間由短變長；而在恆速時，定時器的初值始終保持不變。
權利要求1.一種語音智能步進電機控制器，其特徵在於:其結構包括89C51單片機、步進電機、驅動電路、SPCE061A凌陽微控制器，所述89C51單片機與驅動電路相連接，步進電機與驅動電路相連接，89C51單片機與SPCE061A凌陽微控制器相連接。
2.根據權利要求1所述的語音智能步進電機控制器，其特徵在於:步進電機為四相12V的42BYGH107，驅動電路為ULN2083A達林頓驅動電路。
3.根據權利要求1所述的語音智能步進電機控制器，其特徵在於:所述SPCE061A凌陽微控制器上集成有ADC、DAC、RAM、FLAsH,定時器、鎖相環、低電壓檢測、復位、看門狗、ICE接□。
4.根據權利要求1所述的語音智能步進電機控制器，其特徵在於:89C51單片機上具有麥克風、A\D轉換裝置、編解碼處理器、D\A轉換裝置、輸出裝置，存儲裝置，上述裝置相互配合共同完成語音的處理，麥克風與A\D轉換裝置連接，編解碼處理器與D\A轉換裝置和存儲裝置分別連接，D\A轉換裝置與輸出裝置連接。
專利摘要本實用新型涉及一種語音智能步進電機控制器，其結構包括89C51單片機、步進電機、驅動電路、SPCE061A凌陽微控制器，所述89C51單片機與驅動電路相連接，步進電機與驅動電路相連接，89C51單片機與SPCE061A凌陽微控制器相連接，其中步進電機為四相12V的42BYGH107，驅動電路為ULN2083A達林頓驅動電路，採用這樣的設計不需要再用仿真器和編程器，簡化了傳統的語音控制器的結構，本實用新型能夠在惡劣環境中工作，快速地處理各種複雜的數位訊號，智能化水平高，在某種程度上實現真正的「人機對話″。
文檔編號H02P8/14GK203039632SQ20122030883
公開日2013年7月3日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者劉偉 申請人:劉偉