一種語音智能步進電機控制器的製作方法

2023-04-28 23:24:26 1

專利名稱：一種語音智能步進電機控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機控制器，具體涉及一種語音智能步進電機控制器。
背景技術：
隨著當代工業的快速發展，電動機作為執行裝置，在生產和生活中發揮的作用已越來越大。目前應用較為廣泛的電機一般為同步電機、異步電機和直流電機，直流電機中的步進電機在很多場合發揮著不可替代的作用。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入來實現，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、高溫等環境下，通過按鍵難以操作。

實用新型內容本實用新型的目的是:克服現有技術的不足，提供一種電路結構簡單、工作穩定性好、語音識別率高且成本較低的語音智能步進電機控制器。本實用新型的技術方案是:本實用新型的語音智能步進電機控制器，其結構特點是:包括集成電路板、單片機及其附屬電路、驅動電路、喇叭、麥克風和電源模塊；上述的集成電路板上設有音頻輸出接口 J1、麥克風接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、語音微處理器Ul、第一 I/O埠 PA和第二 I/O埠 PB ;單片機及其附屬電路設有第一信號輸入端、第二信號輸入端、信號輸出端和電源端；驅動電路設有控制信號輸入端和控制信號輸出端；電源模塊設有第一電源輸出端和第二電源輸出端；集成電路板的第一電源接口 J3與電源模塊的第一電源輸出端電連接；集成電路板的第二電源接口 J4與電·源模塊的第二電源輸出端電連接；集成電路板的音頻輸出接口Jl與喇叭電連接；集成電路板的麥克風接口 J2與麥克風電連接；集成電路板上的第一 I/O埠 PA與單片機及其附屬電路的第一信號輸入端信號電連接；集成電路板上的第二 I/O埠 PB與單片機及其附屬電路的第二信號輸入端信號電連接；驅動電路的控制信號輸入端與單片機及其附屬電路的信號輸出端電連接；單片機及其附屬電路的電源端以及驅動電路的電源端均與電源模塊的第一電源輸出端電連接。進一步的方案是:上述的集成電路板為61板；語音微處理器Ul為SPCE061A型號的凌陽微處理器。進一步的方案是:上述的單片機及其附屬電路包括單片機、單片機附屬的晶振電路和復位電路；上述的單片機的型號為89C51。進一步的方案還有:上述的集成電路板上還設有並口 J5、在線調試接口 J6、復位按鈕REST、選擇開關S1、電源指示燈LI和睡眠指示燈L2。本實用新型具有積極的效果:(1)本實用新型的語音智能步進電機控制器，能夠通過語音指令實現對步進電機的工作狀態進行控制，電路設計簡潔，穩定性好，語音識別率高且成本較低。(2)本實用新型的語音智能步進電機控制器，不需要仿真器和編程器，簡化了傳統的語音控制器的結構。

圖1為本實用新型的語音智能步進電機控制器的結構框圖，圖中還顯示了與其電連接並受其控制的步進電機；圖2為本實用新型的語音智能步進電機控制器實現語音控制的原理框圖。上述附圖中的附圖標記如下:集成電路板I，單片機及其附屬電路2，驅動電路3，喇叭4，麥克風5,電源模塊6，步進電機7。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。(實施例1)見圖1，本實施例的語音智能步進電機控制器，主要由集成電路板1、單片機及其附屬電路2、驅動電路3、喇叭4、麥克風5和電源模塊6組成。集成電路板I本實施例中優選凌陽61板。集成電路板I上設有音頻輸出接口 Jl、麥克風接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、並口 J5、在線調試器接口 J6、選擇開關S1、復位按鈕REST、電源指示燈L1、睡眠指示燈L2、語音微處理器Ul、第一 I/O埠 PA和第二 I/O 埠 PB。 集成電路板I上的音頻輸出接口 Jl設有一個兩針的插針外接喇叭接口和一個耳機插孔；用於通過喇叭或耳機實現對控制、訓練用的語音的輸出。麥克風接口 J2用於連接麥克風，以實現控制語音的輸入，麥克風接口 J2帶自動增益控制。集成電路板I上的第一電源接口 J3用於輸入+5V的工作電源；第二電源接口 J4用於輸入+3.3V的工作電源。並口 J5為用於調試時與EZ-PROBE進行電連接的接口、在線調試器接口 J6為用於調試時與PROBE電連接的接口。選擇開關SI為撥動開關，其用於調試時選擇並口 J5或在線調試器接口 J6。復位按鈕REST用於電路的復位。電源指示燈LI用於指示電源狀態，睡眠指示燈L2用於指示集成電路板I的工作狀態。集成電路板I上的語音微處理器Ul本實施例中優選採用型號為SPCE061A的凌陽微控制器。SPCE061A凌陽微控制器是精簡指令(RISC)型16位系統級晶片(SOC)，具有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，非常適合用於語音處理。語音微處理器Ul內集成有A\D轉換裝置(ADC)、編解碼處理器、D\A轉換裝置(DAC )、存儲裝置(RAM )、快閃記憶體(FLAsH )、定時器、鎖相環、低電壓檢測、復位、看門狗、I CE接口
坐寸ο集成電路板I將SPCE061A凌陽微控制器的32個I/O埠 IOAO 10A15，IOBO 10B15引出，引腳41 48、53、54 60引出至第一 I/O埠 PA，引腳5 1、81 76,68 64引出至第二 I/O埠 PB。I/O埠均能夠通過編程設置為輸入或輸出接口。前述的音頻輸出接口 Jl由語音微處理器的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。單片機及其附屬電路2包括單片機、單片機附屬的晶振電路和復位電路；本實施例中，單片機優選型號為89C51單片機。單片機及其附屬電路2設有第一信號輸入端、第二信號輸入端、信號輸出端和電源端。 驅動電路3本實施例中優選ULN2083A達林頓驅動電路。驅動電路3設有控制信號輸入端和控制信號輸出端。喇叭4用於實施語音控制和訓練時的語音的輸出，喇叭4採用常見的喇叭。麥克風5用於實施語音控制和訓練時的語音的輸入,麥克風5米用常見的麥克風。電源模塊6為系統提供工作電源。電源模塊6設有第一電源輸出端和第二電源輸出端；第一電源輸出端輸出+5V的工作電源；第二電源輸出端輸出+3.3V的工作電源。集成電路板I上的第一電源接口 J3與電源模塊6的第一電源輸出端電連接；集成電路板I上的第二電源接口 J4與電源模塊6的第二電源輸出端電連接；集成電路板I上的音頻輸出接口 Jl與喇叭4電連接；集成電路板I上的麥克風接口 J2與麥克風5電連接；集成電路板I上的第一 I/O埠 PA與單片機及其附屬電路2的第一信號輸入端信號電連接；集成電路板I上的第二 I/O埠 PB與單片機及其附屬電路2的第二信號輸入端信號電連接；驅動電路3的控制信 號輸入端與單片機及其附屬電路2的信號輸出端電連接；單片機及其附屬電路2的電源端以及驅動電路3的電源端均與電源模塊6的第一電源輸出端電連接。使用時，驅動電路3的控制信號輸出端與受其控制的步進電機7的控制端電連接。本實施例的語音智能步進電機控制器的工作原理簡述如下:本實施例的語音智能步進電機控制器的設計建立在孤立詞、小字表、特定發音人識別基礎之上。參見圖2，語音處理在系統上實現的原理如下:控制語音通過麥克風5輸入後，先將模擬語音信號進行預處理，必要時對麥克風輸入的模擬信號作預加重、自動增益控制等處理，通過A/D轉換裝置完成模/數(即A/D)信號轉換，實現語音信號的數位化；然後對經過預處理的語音數位訊號進行編碼，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」並將相關信息進行存儲；之後根據輸人信號的特徵參數與調用的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，再經過數/模(即D/A)信號轉換後輸出控制信號，控制信號輸出到後續的單片機及其附屬電路2後其單片機處理後再通過驅動電路3實現對步進電機7運行的語音控制。喇叭4實現控制語音的實時播報。本實施例的語音智能步進電機控制器採用軟體實現環型分配器功能:在單片機的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信號輸出端，經驅動電路實現對步進電機的激勵狀態的轉換。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。系統可採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。本實施例的語音智能步進電機控制器，其語音微處理器Ul內的軟體程序可通過其並口 J5連接EZ-PR0BE，再由EZ-PROBE連接PC機，或者通過其線調試器接口 J6連接在線調試器PR0BE，再由在線調試器PROBE連接PC機，通過在PC機上調試程序、在線仿真，最後將程序下載到語音微處理器Ul中，完成程序的編寫。無需通常還需用到的仿真器和編程器。綜上，本實施例的語音智能步進電機控制器，能夠通過語音指令實現對步進電機的工作狀態進行控制，電路設計簡潔，穩定性好，語音識別率高，不需要仿真器和編程器，簡化了傳統的語音控制器的結構，成本較低。以上實施例是對本實用新型的具體實施方式
的說明，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應 的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本實用新型的專利保護範圍。
權利要求1.一種語音智能步進電機控制器，其特徵在於:包括集成電路板(I)、單片機及其附屬電路(2)、驅動電路(3)、喇叭(4)、麥克風(5)和電源模塊(6)； 所述的集成電路板(I)上設有音頻輸出接口 Jl、麥克風接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、語音微處理器Ul、第一 I/O埠 PA和第二 I/O埠 PB ;單片機及其附屬電路(2)設有第一信號輸入端、第二信號輸入端、信號輸出端和電源端；驅動電路(3)設有控制信號輸入端和控制信號輸出端；電源模塊(6)設有第一電源輸出端和第二電源輸出端； 集成電路板(I)的第一電源接口 J3與電源模塊(6)的第一電源輸出端電連接；集成電路板(I)的第二電源接口 J4與電源模塊(6)的第二電源輸出端電連接；集成電路板(I)的音頻輸出接口 Jl與喇叭(4)電連接；集成電路板(I)的麥克風接口 J2與麥克風(5)電連接；集成電路板(I)上的第一 I/O埠 PA與單片機及其附屬電路(2)的第一信號輸入端信號電連接；集成電路板(I)上的第二 I/O埠 PB與單片機及其附屬電路(2 )的第二信號輸入端信號電連接；驅動電路(3)的控制信號輸入端與單片機及其附屬電路(2)的信號輸出端電連接；單片機及其附屬電路(2)的電源端以及驅動電路(3)的電源端均與電源模塊(6)的第一電源輸出端電連接。
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:所述的集成電路板(I)為61板；語音微處理器Ul為SPCE061A型號的凌陽微處理器。
3.根據權利要求2所述的語 音智能步進電機控制器，其特徵在於:所述的單片機及其附屬電路(2)包括單片機、單片機附屬的晶振電路和復位電路；所述的單片機的型號為89C51。
4.根據權利要求3所述的語音智能步進電機控制器，其特徵在於:所述的集成電路板(I)上還設有並口 J5、在線調試接口 J6、復位按鈕REST、選擇開關S1、電源指示燈LI和睡眠指示燈L2。
專利摘要本實用新型提供一種語音智能步進電機控制器，包括集成電路板及設置在集成電路板上的電路、單片機及其附屬電路、驅動電路、喇叭、麥克風和電源模塊；集成電路板上設有語音微處理器，單片機通過集成電路板上的接口與語音微處理器信號電連接；驅動電路與單片機及其附屬電路中的單片機信號電連接；使用時，驅動電路與受控的步進電機電連接；電源模塊給系統提供工作電源。本實用新型能夠通過語音指令實現對步進電機的工作狀態進行控制，電路設計簡潔，穩定性好，語音識別率高且成本較低，且不需要用仿真器和編程器，簡化了傳統的語音控制器的結構。
文檔編號G05B19/042GK203117707SQ20132013014
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者劉偉, 劉宇寧, 唐子俊, 路子贇 申請人:江蘇理工學院