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基于语音控制的智能小车设计随着人工智能和物联网技术的发展，智能小车已经成为了现实。
当今，智能小车已经被广泛应用于工业和家庭领域。
其中，基于语音控制的智能小车是最受欢迎的，因为它是一种非常便捷的控制方式。
基于语音控制的智能小车可以利用语音识别技术，识别用户的语音指令并响应相应的运动。
本文我们将讨论基于语音控制的智能小车设计。
首先，我们将讨论语音识别技术和如何将其应用到智能小车控制上。
其次，我们将讨论智能小车的控制系统和机械结构设计。
最后，我们将介绍智能小车的应用场景和未来发展方向。
一、语音识别技术在智能小车中的应用语音识别技术是一种能够将说话者的语音转化为文字的技术。
它可以为智能小车提供一种智能的控制方式。
在智能小车中，语音识别技术可以构建一个与硬件设备上的语音传感器相连的语音接口。
当用户说话时，语音识别系统将识别用户的指令并将其转化为数字信号。
数字信号通过智能小车的控制系统进行处理，从而实现小车的相应控制。
二、智能小车的控制系统和机械结构设计智能小车的控制系统由语音识别模块、数据处理模块、电机控制模块和电源模块等构成。
语音识别模块在收到语音指令后，会将其转化为数字信号。
数据处理模块会对数字信号进行处理，并根据指令向电机控制模块发送相应的控制信号。
电机控制模块会控制小车的轮子向前、向后或转弯。
电源模块则提供小车所需的电力。
智能小车的机械结构通常包括一个底盘、轮子、马达、电池等。
底盘是小车的主要结构，承受着所有其他部件的重量。
轮子是小车移动的主要部分，通常由橡胶或金属制成。
马达是小车的动力源，通过控制电机控制模块的转速和旋转方向，以控制小车的运动。
电池则为小车提供所需的电能，通常是锂电池。
三、智能小车的应用场景和未来发展方向基于语音控制的智能小车可以应用于家庭，例如用来代替家政服务机器人；可以利用在工业中，例如监测生产线或物流仓库的视线盲区；甚至可以用于军事或警务领域，例如通过语音指令控制无人机。
随着技术的进步，智能小车将会越来越智能化。
语音控制是最为直接的人机对话方式，而小车以其生动、典型、学习形式喜闻乐见、涉及知识面广等特点，可作为电子类专业同学们学习、实践的良好载体。
凌阳ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机，具有简单的语音处理功能，不需要外挂语音处理芯片，因此采用ＳＰＣＥ０６１Ａ作为主控芯片。
１、智能小车总体结构框图：智能小车主要由语音接收、语音处理、语音播报和机械控制四大部分组成，如图１所示。
图１智能小车总体结构框图系统以ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机为核心，实时接收来自控制人的语音命令，提取其特征码，与预先存储在ＲＯＭ中的特征码比较，若相符则进行如下操作：（１）通过语音播报电路重复当前命令。
（２）根据命令控制驱动电路及转向电路执行相应操作。
２、语音信号接收模块ＳＰＣＥ０６ｌＡ语音单片机片内集成有７通道１０位电压Ａ／Ｄ转换器和单通道声音Ａ／Ｄ转换器，以及２个１０位Ｄ／Ａ转换输出通道。
声音Ａ／Ｄ转换器输入通道内置麦克风放大器并具有自动增益控制（ＡＧＣ）功能，专门用于对输入的语音信号进行采样，并使进入该通道的模拟信号维持在最佳电平。
因此外围电路可设计的相对简单，如图２所示。
话筒的偏压由ＳＰＣＥ０６ｌＡ的ＶＭＩＣ、ＶＣＭ脚提供。
声音输入模块只需外接１个话筒、５个电阻和５个电容。
图２语音接收模块３、语音播报模块语音播报由双通道１０位Ｄ／Ａ输出接口ＤＡＣ１外接扬声器来实现，采用ＰＮＰ三极管８５５０作为功放，具体电路参见图３。
图３语音播报模块４、机械控制模块结构及工作原理小车为轮式结构，机械控制模块分为转向机构和驱动机构。
转向机构由步进电机、转向架和两个前轮组成。
单片机接收到转向命令后控制步进电机正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度，从而实现精确转向。
考虑到小车在转向时内、外侧车轮的转弯半径不同，所以内外侧驱动轮的转速也应不同。
所以驱动机构采用双电机驱动方案，包括两个电机和两个后轮，如图４所示。
语音控制车辆方案设计图随着人工智能技术的迅速发展，语音识别技术已经逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
利用语音控制技术可以实现自动化、智能化的汽车控制系统，提高行车安全性和便捷性。
本文将介绍一种基于语音控制的车辆控制方案设计，实现语音指令控制车辆行驶、转弯、停车等基本操作。
系统框架设计本文所提到的语音控制车辆方案设计主要涉及以下两个部分：•语音识别模块：识别用户说出的语音指令并将其转换为指令码•控制模块：接收指令码并执行相应的控制操作下面是系统的框架设计图：语音识别模块 <- 语音指令 -> 控制模块 <- 车辆控制指令 -> 车辆动作整个系统由两部分组成，语音识别模块和控制模块。
用户通过说出指定的语音指令触发系统，语音识别模块将识别到的指令转换为指令码并传递给控制模块，控制模块收到指令码后将根据其内容执行相应的车辆控制指令，并实现车辆的动作。
下面我们将分别介绍语音识别模块和控制模块的设计。
语音识别模块设计语音识别模块是整个系统的核心部件，主要负责将用户的语音指令识别为指令码。
该模块包括了语音采集、语音预处理、特征提取、语音识别四个部分。
具体实现流程如下：1.语音采集：使用麦克风采集用户说出的语音指令2.语音预处理：对采集到的语音信号进行降噪、滤波、分帧等处理3.特征提取：从预处理后的语音信号中提取特征向量，并对特征向量进行归一化和压缩4.语音识别：使用深度学习算法对提取出来的特征向量进行分类，最终将语音指令识别为指令码通过以上的一系列处理，最终将用户说出的语音指令转换为指令码并传递给控制模块。
控制模块设计控制模块是整个系统的执行部分，负责接收指令码并执行相应的车辆控制指令。
该模块可以分为两部分：控制指令解析和车辆动作控制。
具体实现流程如下：1.控制指令解析：根据指令码进行解析，将指令码转换为具体的车辆控制指令2.车辆动作控制：根据控制指令控制车辆行驶、转弯、停车等操作最终，整个系统通过语音控制，实现了车辆的自动化、智能化控制。
信息工程1 系统设计■1.1 设计任务和要求本设计的目标是设计并制作一辆语音控制的智能化小车。
主要达到的要求:（1）能够实现对小车的语音控制（包括前进、倒退）；（2）控制的方式是实现无线语音遥控，且控制的距离不小于5米；（3）在能实现无线语音控制的基础上能实现小车角度的控制；（4）进一步分析小车系统的定位功能，在目标场地上能实现六个目标点的坐标反馈。
■1.2 设计方案1.2.1 实现方法要求设计并制作语音控制的智能化小车（下文简称小车），能够实现对小车的语音控制，控制的方式是无线语音控制，且控制的距离不小于5米，在能实现小车基本动作的基础上实现小车左右特定角度的偏转。
本设计可分为两个系统：控制系统和小车系统。
小车系统可分为：控制模块、无线接收模块、角度控制模块、显示模块、电机驱动模块；控制系统可分为：语音识别系统、发射模块。
设计主要是采用STM32F030单片机作为小车系统的核心控制芯片；以nRF401模块作为小车的无线接收模块；以ZCC220型号的电子罗盘作为角度控制模块；显示部分则采用3连LED数码管进行显示。
控制器部分的语音识别系统采用凌阳61简易板；用nRF401模块作为控制器信号的发送部分。
小车系统的结构框图如图1所示，小车系统原理图如图2所示；1.2.2 各部分方案设计（1）控制模块采用ST公司成熟低功耗微处理器的STM32F030单片机作为主控MCU。
工作主频为48MHz,其内核为ARM 的Cortex M0架构,具备32k闪存及4k缓存，处理能力相较之前的8位或16位有很大的提升，同时在功耗上有所降低。
（2）无线接收模块采用nRF401无线收发模块。
nRF401可以实现高效的无线传输，传输的速率可达20K，发射功率可调，最大发射功率在+10dBm，灵敏度在-105dBm。
天线接口设计为差分天线，可以使用低成本的PCB天线[1]。
nRF401天线在硬件设计接法简单，数据在传输过程简单且比较稳定，传输抗干扰能力强，误码率小。
智能小车其实是一种小型化机器人，它通过执行特定的程序来完成不同的功能。
由于靠程序来运行，智能小车的智能化程度非常高，可以在无人管理的情况下连续完成一系列复杂的任务，而且智能小车功能多样，只需要下载不同的程序就可以完成特定任务，调试简单，这使得智能小车在诸如科学研究、地质勘探、危险搜索、智能救援、汽车避障、货物运输等许多领域中应用广泛。
本设计中，采用51单片机作为小车控制的核心，实现小车的循迹、避障、寻光、加减速和语音控制等功能。
小车系统主要由避障模块、循迹模块、测速模块、显示模块、寻光模块、电机驱动模块、语音模块和电源模块组成。
小车采用模式切换的方式来执行不同的功能；采用四组红外发射对管和电压比较器实现循迹功能；采用超声波和舵机模块实现避障功能；采用四组光敏二极管实现寻光功能；采用PWM调速原理实现小车加减速功能；采用四组数码管来显示小车的速度或距离。
语音控制是本设计的亮点之一，此功能的实现要基于带有语音播报和控制功能的SPCE061A 单片机，通过初始化、训练、识别几个步骤后，就能实现小车前进、倒退、左拐、右拐和停车五个语音功能。
本次设计出的智能小车集各种常见功能于一身，是一个功能齐全，性能先进的多功能语音智能车。
关键词：智能小车，SPCE061A，单片机，循迹，避障，寻光，语音控制Smart car is actually a kind of miniature robot, which can complete different functions by performing a particular program .Because it’running is based on program , the intell igent degree of intelligent cars is very high,series of complex task can be done continuously in the case of unattended , and smart car has low production cost, simple circuit structure, convenient debugging。
智能语音车辆系统设计方案近年来，随着人工智能技术的不断发展与普及，各种智能化系统也得以广泛应用。
其中，智能语音车辆系统就是一种具有应用前景的系统。
本文将介绍智能语音车辆系统的设计方案，为您提供技术支持，同时为您了解和学习智能化系统提供指导。
一、设计目标智能语音车辆系统的设计目的是使驾驶更加便利与安全。
通过语音和控制系统，能够在不打岔的情况下控制汽车上的各项设备和系统，在驾驶的同时也保证安全。
二、硬件设计智能语音车辆系统的硬件设计需要考虑供电系统、信号处理芯片、外围设备接口等方面。
下面是一些推荐的硬件组件：•供电系统：建议使用12V直流电源，需要进行保护措施，以防过电流和过电压。
•信号处理芯片：建议使用现代的DSP芯片，以处理语音识别、语音合成和噪声消除等任务。
•外围设备接口：建议使用标准的汽车电气连接器，可与车辆其他系统协同工作。
三、软件设计在智能语音车辆系统的软件设计方面，需要从语音输入、语音识别、语音合成三方面进行设计。
语音输入语音输入模块需要负责收集驾驶者的语音，将语音信号转换为可识别的数字信号，并进行预处理。
建议使用带有麦克风的音频模块，能够捕捉清晰的语音信号。
语音识别语音识别模块是智能语音车辆系统最关键的组成部分之一，其目的是将语音信号转换为机器可读的文本，并将之与预设的控制系统指令进行匹配。
建议使用高效的语音识别引擎，并针对环境噪音进行优化。
语音合成语音合成模块将文本信号转换为可听的语音信号，并在需要的时候将其通过车内音响播放出来。
建议使用高质量的合成器，并针对车内环境进行声音优化。
四、安全考虑智能语音车辆系统使汽车驾驶更加便利，但是在车辆操控方面需要始终保持安全。
因此，在系统的设计中，安全考虑是不可或缺的一部分。
建议在设计中设置多个安全阀门，包括：•必须确认驾驶者的语音指令•高速行车时，一些指令不能被执行•在无法确定指令的情况下，不要执行任何操作。
同时，在车辆驾驶过程中，系统还应提供一些缓解疲劳的措施，如定时提醒驾驶者休息或者播放音乐等。
毕业设计语音控制小车语音控制小车系统的设计与实现1章语音控制小车的设计与实现 (3)1.1 案例点评 (3)1.2 设计任务 (3)1.3 设计意义 (5)1.4 设计方案及实现 (6)1.4.1 系统组成结构和工作原理 (6)1.4.2 硬件电路设计 (8)1.4.3 软件设计 (23)1.4.4 系统调试 (62)1章语音控制小车的设计与实现1.1 案例点评1.2 设计任务语音控制小车是凌阳大学计划推出的基于SPCE061A 的代表性兴趣产品，它配合61 板推出，综合应用了SPCE061A 的众多资源，打破了传统教学中单片机学习枯燥和低效的现状。
小车采用语音识别技术，可通过语音命令对其行驶状态进行控制。
语音控制小车的主要功能：1．可以通过简单的I/O 操作实现小车的前进、后退、左转、右转功能；2．配合SPCE061A 的语音特色，利用系统的语音播放和语音识别资源，实现语音控制的功能；3．可以在行走过程中声控改变小车运动状态；4．在超出语音控制范围时能够自动停车。
参数说明：车体：双电机两轮驱动供电：电池（四节AA：1.2V×4 或1.5V×4）工作电压：DC 4V~6V工作电流：运动时约200mA扩展功能：1．添加跳舞功能，小车可以根据播放音乐的节奏跳舞；2．可以自行安装各类传感器，配合程序实现小车的循迹、避障等功能；3．添加遥控功能，实现声控+无线遥控的双控功能。
（备注：可以自行添加各种传感器，实现避障、循迹、跟踪等功能。
）1.3 设计意义语音控制技术是目前广泛应用和研究的重要技术，对人机交互的智能系统具有重要价值，本文介绍了一种智能小车控制系统的设计方案，该方案以SPCE061A 单片机为基础，实现对智能小车的语音控制。
经反复试验，结果表明语音识别准确率高，控制效果好。
是一个典型的语音识别应用方案。
本设计方案结构简单，以单芯片实现了语音播放与识别以及电机控制功能，相当于“语音识别芯片+普通单片机”的功能。
语音控制的智能小车设计方案
根据美国玩具协会的调查统计，近年来全世界玩具销量增幅与全世界平均GDP增幅大致相当而全世界玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上
美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年较2003年增长52％，而传统玩具的年销售额仅增长3％英国玩具零售商协会选出的2001年圣诞最受欢迎的十大玩具中，有七款玩具配有电子元件从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流本文设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车该小车对传统的手动遥控小车的机械部分做了改进使之可以实现任意角度转向和以任意速度前进而不象一般的小车那样只能以固定角度转向和以固定速度前进因此更加接近真实的车辆
本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用语音对小车进行控制，产生相应的动作，而且小车和控制者还具有一定的交互功能
1 智能小车总体结构框图
智能小车主要由转向机构、驱动机构、转向控制模块、驱动控制模块、遥控模块和语音控制模块六大部分组成，如图1所示
2 机械本体结构及工作原理
小车为轮式结构，如图2所示机械部分分为转向机构(图中椭圆内的部分)和驱动机构(图中椭圆外部分)转向机构主要由转向电机、转向架和两个前轮组成驱动机构采用玩具小车常用的双电机驱动方案，包括两个减速电机和两个后轮转向机构工作原理为：转向时由控制者向小车发出转向信号，转向电机根据转向信号正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度小车在转向时由于内、外侧的车轮的转弯半径不同，所以内外侧车轮的转速也不相同前轮为从动轮，会根据转弯角度的大小自动调节内、外侧车轮的转速；而后轮为主动轮，其转速分别由两个电机独立驱动，不会根据转弯半径自动调节转速因此小车转弯时，控制系统在控制转向电机的同时还需要根据转向角度的大小向两个驱动电机发出控制信号，
调节两个驱动电机的转速使之产生特定的转速比，从而使转弯顺利进行在这里，转弯的角度、转速比与小车的尺寸及转弯半径有关
3 控制系统
控制系统包括两大部分，一部分位于遥控器内，用于识别控制者的命令并将响应的控制信号发送出去；一部分位于小车上，用于接收遥控器发出的控制信号，并根据控制信号控制转向机构和驱动机构，使小车实现预期的动作
3.1 遥控器
遥控器主要由语音识别模块和无线发送模块(编码芯片、射频发送模块)组成，如图3所示遥控器的工作原理为：控制者通过麦克风发出控制命令，该命令经过语音识别模块识别后，根据控制信号的类型产生一个8位的控制码，语音识别模块通过其P1端口将控制码输出至无线发送模块，然后语音识别模块发出控制信号，控制无线发送模块将该控制码以无线电波形式发送出去，车载控制部分接收到后便控制小车产生预期的动作
3.1.1 语音控制模块
语音控制模块主要由Sensory公司的集成语音识别芯片RSC－364组成该芯片是专门为语音控制家电产品而设计的，外围辅助器件少，采用典型应用电路时只需要一个麦克风、一个晶体振荡器、一个小场声器和几个电阻、电容即可该芯片内部集成了语音识别、语音合成、语音身份识别、录音回放功能芯片内部采用的是神经网络的语音识别算法，和说话者无关的语音识别准确率可以达到97％，和说话者相关的语音识别准确率可以达到99％该芯片的功能框图如图4所示该芯片内部集成了一个八位的可编程微处理器，对外有16个可编程控制的I/O口，16位地址总线和8位数据总线及相应的控制信号，可方便地扩展外部ROM以及与外部器件通讯本文中对RSC－364的资源使用情况为：其P1口用于传输与控制命令相应的控制码，P0.7口用于启动无线发送模块发送数据
3.1.2 无线发送模块
为了提高无线收发的可靠性，本文采用集成的射频发送模块F05C和编码芯片PT2262组成无线编码发送模块PT2262外围电路简单，只需外接一个电阻调节载波频率PT2262的电源电压范围广，4～15V均能正常工作PT2262可以对12位二进制信号进行编码输出，足以满足本文的要求PT2262的控制也极为简单，在PT2262的TE端为0时，PT2262自动将地址引脚和数据引脚A0～A11的数据编译成适合RF电路发射的串行编码波形，然后通过DOUT 端口串行输出应用时只需将PT2262的DOUT端口连接到RF电路的数据输入端即可将数据通过无线电波发送出去本文中RF电路选用集成的射频发送模块F05C F05C采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试F05C具有较宽的工作电压范围及
低功耗特性，当发射电压为3V时，发射电流约为2mA，发射功率较小；12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约为5～8mA；当发射电压大于l2V时直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高F05系列采用AM方式调制以降低功耗[1]因为本文无线发送的命令的种类较少，所以不需要全部使用PT2262的12个数据引脚，鉴于RSC-363内核和AT89C51均为八位机，为了数据传输方便，只使用PT2262的低八位数据引脚传输数据，其余的四个数据引脚直接接地，其上数据没有意义
3.2 车载控制部分
车载控制部分主要由无线接收模块(射频接收模块、解码芯片)、车载处理器和电机控制模块(图中略)组成，如图5所示其功能就是接收遥控器发出的无线电信号并解码，送入车载处理器，经过计算产生相应的控制信号，控制三个电机工作，使小车产生预期的动作
3.2.1 无线接收模块
无线接收模块由射频接收模块J05C和解码芯片PT2272组成J05C是F05C的配对功能模块J05C采用超外差电路结构和温度补偿电路，具有较高的接收灵敏度及稳定性，芯片内含低噪声射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器，输出为数据电平信号其功能是自动接收无线电波并对电波进行处理，输出适合解码芯片解码或单片机解码的波形PT2272是
PT2262的配对芯片，其外围电气特性和PT2262相同工作时，PT2272自动对从DIN端口输入的编码波形进行解码，解码成功则将地址和数据输出到对应的地址引脚和数据引脚，同时将EN端口置为高电平，数据在各个引脚上的排列顺序和PT2262完全相同和无线发送模块相对应，这里也只使用其低八位数据引脚传输八位有效数据
3.2.2 车载处理器
车载处理器采用常用的MCS－51系列单片机AT89C51 AT89C51是8位单片机，其片内集成有4K的程序存储器，能够满足一般的应用单片机有8位外部数据总线和16位外部寻址地址线，支持外扩程序存储器和数据存储器片内集成两个16位的定时/计
数器，两个外部中断口，32位双向I/O口[2]在本文的应用中，单片机采用中断工作方式P2口和无线接收模块的解码芯片的数据端口的低8位相连，用于接收解码的数据解码芯片的EN端口和单片机的外部中断口INT0相连，解码芯片解码成功时会自动通过EN 端口向单片机申请中断，单片机进入中断处理程序，接收解码后数据因为EN端口是高电平有效，而INT0是低电平有效，所以EN需要
通过一个反向器和INT0连接单片机的P1口用来输出PWM波，控制转向电机和两个驱动电机每个电机需要两个端口进行驱动，分别用于电机的正反向选择P1口每位的具体定义为：P1.0和P1.1用来控制转向电机的正转和反转；P1.2和P1.3用来控制左后轮驱动电机的正转和反转；P1.4和P1.5用来控制右后轮驱动电机的正转和反转
3.2.3 电机控制模块
电机的驱动采用双向PWM脉宽调制方式控制采用这种控制方式可以方便地实现电机的正反转和转速变化[3]电机驱动电路如图6所示其工组原理为当P1.0端口为高电平、P1.1端口为低电平时，三极管Q5导通，Q5导通又导致Q3和Q2导通，则电流从电源通过Q2、直流电机和Q3构成回路；当P1.0端口为低电平、P1.1端口为高电平时，三极管Q6导通，Q6导通又导致Q4和Q1导通，则电流从电源通过Q1、直流电机和Q4构成回路，且电流方向和前面
相反，即电机转向发生变化通过控制P1.0口和P1.1口电平的高低和高电平导通的时间，就可以控制电机的正、反转和转速
4 实验结果
本文设计的小车的长度为210mm，宽度为100mm，前后轮距为150mm，小车的最大转弯角度为45度小车可以识别的总的命令条数为16条左转和右转各4条，对应的转向角度分别为5度、15度、25度、45度；停止1条；前进5条，对应于五级不同的前进速度；后退两条，对应两级不同的后退速度小车的各级转弯角度对应的转弯半径及两个电机的转速比的关系如表1所示
该小车各部分采用模块化设计各个模块之间独立性强
控制部分采用可编程微处理器，可以在不增加系统硬件的情况下方便地对系统进行二次开发本文对一辆小车进行了实验，实验结果表明语音识别系统在低噪声环境中识别率很高，在噪声水平较高的场合，识别率有所下降小车反应灵敏。
