基于單片機(jī)模塊、LD3320語音識別模塊和雙自由度云臺模塊，設(shè)計(jì)了一種具備非特定人語音識別能力的智能語音控制系統(tǒng)—智能地球儀。該地球儀通過智能識別用戶給出任一國家名稱的命令驅(qū)動(dòng)云臺轉(zhuǎn)動(dòng)使地球儀上的目標(biāo)國家正對用戶，同時(shí)點(diǎn)亮代表該國家首都的LED燈，并播 放該國家的概況信息。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。

　　語音芯片LD3320 芯片是一款基于非特定人語音識別技術(shù)的聲控芯片， 可以實(shí)現(xiàn)語音識別及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)無法直接完成對該芯片的配置。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 來完成對LD3320 語音模塊的控制。

　　云臺轉(zhuǎn)動(dòng)電路

　　雙自由度云臺有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 的交流電來驅(qū)動(dòng)， 而語音識別結(jié)果的二進(jìn)制序列經(jīng)過解碼后由單片機(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)語音識別結(jié)果驅(qū)動(dòng)云臺轉(zhuǎn)動(dòng)，在AT89S52 和云臺之間放置一個(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需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。將控制云臺轉(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)解碼后的語音識別結(jié)果控制繼電器的斷開和閉合， 從而控制云臺轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度。云臺轉(zhuǎn)動(dòng)電路圖如圖所示。

　　語音識別播放電路

　　語音識別播放電路主要由語音芯片LD3320、STC10L08XE 單片機(jī)及其他外圍電路構(gòu)成。語音芯片LD3320 內(nèi)部固化有完整的非特定人語音識別特征庫和高效的非特定人語音識別搜索引擎模塊， 不需要事先訓(xùn)練和錄音。只需要單片機(jī)把候選識別語句的拼音串傳入芯片內(nèi)部， 通過芯片內(nèi)部的DSP 算法， 找出最佳識別結(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， 用來存儲播放的聲音素材等數(shù)據(jù)。STC10L08XE 單片機(jī)讀取串行存儲芯片的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)控制信號將語音芯片與單片機(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， 表示復(fù)位完成， 可以開始語音識別。本設(shè)計(jì)中利用光電開關(guān)完成這一信號的給定。光電開關(guān)利用被檢測物體對光束的遮擋或反射檢測物體的有無， 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)沒有物體遮住時(shí)， 光敏三極管導(dǎo)通， 電阻極??； 當(dāng)有物體遮住時(shí)， 電阻極大［ 5］。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在云臺平臺側(cè)面設(shè)置擋板， 初始位置固定光電開關(guān)， 當(dāng)云臺轉(zhuǎn)至初始位置時(shí)， 擋板會正好停在光電開關(guān)中央， 使光電開關(guān)處于截止?fàn)顟B(tài)， 此時(shí)會給單片機(jī)一個(gè)信號（ 低電平0 ） ， 此信號接在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、語音識別模塊及云臺轉(zhuǎn)動(dòng)模塊， 設(shè)計(jì)了一款能將用戶的聲控命令轉(zhuǎn)化為國家地理位置的智能地球儀。該地球儀能智能識別任意用戶說出的國家名稱， 驅(qū)動(dòng)云臺轉(zhuǎn)動(dòng)使目標(biāo)國家正對著用戶， 點(diǎn)亮代表該國首都的彩色LED 指示燈， 并且語音播放該國的詳細(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)簡單、成本低廉， 更適合在各學(xué)校普及使用。
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