基于单片机的智能语音小车控制系统设计

别 的 无 线 小 车 智 能 控 制 系 统， 实
现 非 特 定 人 声 语 音 控 制 小 车， 同
时还具有小车自动避障及循迹行
驶 的 功 能， 用 液 晶 显 示 输 出 小 车
行驶状态。
【关键词】单片机 语音控制 智能小车 避障 循迹
图 1：系统整体框图
语音识别技术目前是相当重要的人机接 口技术。采用语音识别作为人机交换技术具有 快捷、实用等显著优点。伴随着工业自动化技 术及汽车工业自动化的迅猛发展，研究智能小 车也逐渐受到大家的关注。微电子技术的快速 发展为人们的生活提供了诸多便利，尤其是 51 单片机、ARM、DSP 等微型计算机的发展 快速的推动着科技的发展。将单片机等微型计 算机的控制功能与传感器检测技术、语音识别 技术等有机结合，已经成为智能化不可缺少的 部分。小车的语音识别、自动寻迹、红外避障 等技术，不仅可以在智能儿童玩具中应用，还 可以应用在无人驾驶、工厂自动化 、服务机 器人等诸多领域。本设计是一种以晶宏公司的 STC89C52 单片机为控制器，将语音识别与、 自主寻迹及避障功能有机结合，有一定的实际 应用价值。
●项目来源：宁夏回族自治区科学研究项目，项目编号：NGY2016281。
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程 • 247
• 单片机技术 SCM Technology
优化算法，通过口令触发模式和垃圾词语吸收 模式可以提高语音识别的准确度。设计中语 音通讯采用的是串口通讯，直接与 STC89C52 的 RXD 信 号 相 连 接。 工 作 中 将 采 集 的 语 音 信号送入到 LD3320，进行解析并提取语音信 息，将提取的语音信息与列表中的关键词进行 对比与匹配，找出最匹配的关键词，送入到 STC89C52 单片机中。
2.4 电机驱动模块
左右两边的电机为语音小车的运动提供 动力。设计中采用了一个电机驱动专用集成芯 片 LD298N 来完成电机的驱动。STC89C52 单 片机通过 I/O 将控制信号送到电机驱动模块， L298N 经过处理后的输出信号送入到电机的电 源端，两组信号的值控制着电机的运转，通过 改变单片机 I/O 口的状态（例如 00：左电机停 转，10 左电机正转，01 左电机反转等）来控 制小车完成前进、后退、左拐、右拐等动作。 电机驱动模块工作原理如图 2 所示。
3.2 小车红外避障控制
在红外避障的控制程序中，首先检测是 否有障碍物。当检测到有障碍物时，判断是做 左边的传感器检测都到的还是右边的传感器检 测到的，若是左边，则小车需先后退，然后右 转。如过是右边的传感器检测到的，则小车应 该先后退再左转。
图 4：主程序流程图
红外避障传感器是由发射管与接收管组 成的，发射管发射红外线，当检测到障碍物时， 接收管接受到红外线反射信号，经过 LM324 比较器后，输出一个低电平信号送给单片机。 本小车只设计了避开障碍物的功能。检测距离 可以通过旋转电位器的旋钮来调节，有效的检 测距离范围是 2 ～ 30cm。
本智能小车系统由单片机控制模块、语 音控制模块、避障模块、自动循迹模块、电机 驱动模块及液晶显示模块等组成。系统图如图 1 所示。
图 3：红外传感器工作电路
2 硬件设计
语音小车的硬件部分主要有电源模块、 主控模块、语音识别模块、电机驱动模块、避 障模块、循迹模块和液晶显示等组成。 2.1 电源模块
电源模块在小车的运行过程中，需要给 单片机、电机、各大模块及传感器供电。为了 保证系统的可靠供电，所以选择了可ห้องสมุดไป่ตู้电的
1 系统整体设计方案
图 2：电机驱动模块原理图
本设计采用 STC89C52 单片机作为主控 芯片，通过 LD3320 语音模快识别语音信号， 单片机采集语音模块的信号，将信号处理后送 电机驱动模块，驱动小车运行。小车行驶的状 态有：前进、后退、左转、右转和停车。当小 车在行驶过程中遇到障碍物，红外避障检测模 块检测周围障碍物，小车自动停止或转向。利 用红外光电传感器检测黑色轨迹。小车的行驶 状态通过 LCD1602 液晶显示出来。
2.6 ST188红外传感器寻迹模块
红外传感器安装在小车的左右两侧下方。 循迹的跑道是预设的，需要人为设置黑色的条 状线，当发射管发射的红外线遇到浅色地面时， 会发生漫反射，接受管可以接受到信号，指示 灯亮。当遇到黑色线条时，红外线被吸收，接 收管接收不到信号，指示灯灭。当左边的传感 器接受不到信号，需控制单片机向左旋转。当 左边的传感器接受不到信号，需控制单片机向 右旋转。若想提高检测的可靠性可左右各装两 个传感器。红外传感器工作电路如图 3 所示。
• SCM Technology 单片机技术
基于单片机的智能语音小车控制系统设计
文/田亚立 梁波
摘
随着人类信息技术的不断进
步， 语 音 识 别 技 术 已 经 作 为 人 机 要 接口中非常重要的部分。本设计
以 STC89C52 单片机为核心，采用
LD3320 语音识别模块及 L298N 电
机 驱 动 模 块， 开 发 出 基 于 语 音 识
7.2V/1300 的 NI-MH 电池组作为供电电源。 2.2 主控模块
采用 STC89C52 单片机作为系统的控制 器，通过与语音模块、避障模块、电机驱动模块、 显示模块等设备相互配合，在 STC89C52 中编 写控制程序来实现对智能小车的控制。 2.3 语音识别模块
LD3320 语音识别芯片，内部已经固化了
2.5 红外避障模块
是避障中断。当发生语音中断时，执行语音子 程序。当发生避障中断时，执行避障子程序。 执行完子程序后，送电机控制信号并启动液晶 显示子程序，主程序流程如图 4 所示。
3.2 语音控制
在语音程序设计中采用定时器中断的方 式，执行完初始化程序后，开始语音识别，语 音识别要设置麦克风的输入通道及其增益值， 增益值设置在 45H 左右，当有语音信号输入时， 通过相关运算函数对采集到的信息进行分析、 处理，得到对应的语音数据，语音控制流程如 图 5 所示。