一、实验目的
1.随着科技的进步和社会的发展， 汽车技术的发展越来越智能化。 本次接口实验 设计就是基于简单智能化的基础上， 采用LD3320 语音单元和 STC 单片机和L298N 机电驱动， 开辟出基于语音无线控制与智能避障的小车， 实现非特定人声语音控 制小车， 以及小车超声波自动避障行驶的功能， 同时液晶显示出超声波前方障碍 物的距离。
2．掌握用 Altium Designer10 软件绘制原理图和 PCB 电路，以及电路板的制作 过程(包括转印、腐蚀，焊接，下载与调试)，熟练 Keil uVision4 环境以及单 片机 C 代码的编写、 调试和 hex 文件的生成并下载到单片机芯片内， 掌握软硬联 调技巧与方法。
3．掌握 基于 LD3320 的语音单元的编程、语音处理及与单片机间的通信。
二、系统总体方案
本次设计的小车采用 STC89C52 单片机作为主控芯片， 通过 LD3320 语音单元 接单片机控制
小车行驶状态(包括前进、后退、左转、右转及停车)；小车行驶 过程中遇到障碍物， 如果没有接收到语音信号而超声波检测模块检测周围障碍物 小于安全距离 40cm，小车自动转向， 距离通过 LCD1602 液晶显示出来； 采用 L298 作为机电驱动芯片驱动小车行驶。系统总体框图如图 2.1：
图 2.1 系统总体框图
三、硬件设计
3.1 主控系统
本次设计采用 STC89C52 单片机作为控制芯片， STC89C52RC 是 STC 公司生产 的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 字节系统可编程 Flash 存储
器。单片机系统电路图 2：
图 3.1 单片机最小系统原理图
复位电路：手动复位，按下复位按钮，复位脚得到 VCC 的高电平，单片机复位， 按钮松开后，单片机开始工作。如图 3.2 (1)：
(1)复位电路： (2) 时钟电路：
图 3.2 (1)复位电路 (2)时钟电路
3.2 超声波模块
超声波模块( HC-SR04)是小车测距和避障的重要模块。该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波 发射器、接收器与控制电路。
基本工作原理：
(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号；
(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
(3)有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声
波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2；
超声波时序图 3.3：
图 3.3 超声波时序图
由时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发 出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。 一旦检测到有回波信号则输出回响信号。 回 响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。 由此通过发射信号到收到的回响信号时 间间隔可以计算得到距离。公式： uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或者是：距离= 高电平时间*声速(340M/S) /2；建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对 回响信号的影响。超声波电路如图 3.4：
图 3.4 超声波电路
3.3 LD3320 语音识别单元
语音识别作为信息技术中一种人机接口的关键技术， 具有重要的研究意义和 广泛的应用价值。 语音识别技术的应用范围极其广泛， 不仅涉及到日常生活的方 方面面， 在军事领域也发挥着极其重要的作用。 它是信息社会朝着智能化和自动 化发展的关键技术， 使人们对信息的处理和获取更加便捷， 从而提高人们的工作 效率。
语音识别是将人类的声音信号转化为文字或者指令的过程。语音识别以语音 为研究对象，它是语音信号处理的一个重要研究方向，是模式识别的一个分支。 根据在不同限制条件下的研
究任务， 产生了不同的研究领域。 这些领域包括： 根 据对说话人说话方式的要求，可分为孤立字(词)、连接词和连续语音识别系统； 根据对说话人的依赖程度， 可分为特定人和非特定人语音识别系统； 根据词汇量 的大小， 可分为小词汇量、 中等词汇量、 大词汇量以及无限词汇量语音识别系统。
从语音识别模型的角度讲， 主流的语音识别系统理论是建立在统计模式识别 基础之上的。 语音识别系统本质上是一种多维模式识别系统， 对于不同的语音识 别系统， 人们所采用的具体识别方法及技术不同， 但其基本原理都是相同的， 即 将采集到的语音信号送到特征提取模块处理， 将所得到的语音特征参数送入模型 库模块， 由声音模式匹配模块根据模型库对该段语音进行识别， 最后得出识别结 果。
语音识别系统基本原理框图如图 3.5 所示， 其中： 预处理模块滤除原始语音 信号中的次要信息及背景噪音等，包括抗混叠滤波、预加重、模／数转换、自动 增益控制等处理过程， 将语音信号数字化； 特征提取模块对语音的声学参数进行
分析后提取出语音特征参数，形成特征矢量序列。
图 3.5 语音识别系统框图
3.4 机电驱动汽车电路原理图
小车轮子驱动采用直流减速机电，驱动芯片使用恒压恒流桥式 2A 驱动芯片 L298N。L298 是 ST 公司的产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N， 内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路。 可以方便的驱动两个直流机电， 或者一个两相 步进机电。 L298N 芯片可以驱动两个二相机电，也可以驱动一个四相机电，输出 电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调节输出电压； 可以直接用单片机的 IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
L298N 可接受标准 TTL 逻辑电平信号 VSS，VSS 可接 4.5~7 V 电压。 4 脚 VS 接电源电压， VS 电压范围 VIH 为＋2.5~46 V。输出电流可达 2.5 A，可驱 动电感性负载。 L298 驱动电路如图 3.6：
图 3.6 机电驱动电路
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