專利名稱：一種語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制器，具體涉及一種語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器。
背景技術(shù)：
隨著當(dāng)代工業(yè)的快速發(fā)展，電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行裝置，在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮的作用已越來(lái)越大。目前應(yīng)用較為廣泛的電機(jī)一般為同步電機(jī)、異步電機(jī)和直流電機(jī)，直流電機(jī)中的步進(jìn)電機(jī)在很多場(chǎng)合發(fā)揮著不可替代的作用。目前大部分步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)多以單片機(jī)為基礎(chǔ)，控制者的命令通過(guò)按鍵輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)，如按某鍵使電機(jī)啟/停，按某鍵使電機(jī)正/反轉(zhuǎn)等。雖然按鍵方式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但人機(jī)互動(dòng)性、智能化水平較差，在一些工作環(huán)境惡劣、對(duì)人身有傷害的地方，如地下、深水及輻射、高溫等環(huán)境下，通過(guò)按鍵難以操作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定性好、語(yǔ)音識(shí)別率高且成本較低的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括集成電路板、單片機(jī)及其附屬電路、驅(qū)動(dòng)電路、喇叭、麥克風(fēng)和電源模塊；上述的集成電路板上設(shè)有音頻輸出接口 J1、麥克風(fēng)接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、語(yǔ)音微處理器Ul、第一 I/O端口 PA和第二 I/O端口 PB ;單片機(jī)及其附屬電路設(shè)有第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和電源端；驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；電源模塊設(shè)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(fēng)接口 J2與麥克風(fēng)電連接；集成電路板上的第一 I/O端口 PA與單片機(jī)及其附屬電路的第一信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；集成電路板上的第二 I/O端口 PB與單片機(jī)及其附屬電路的第二信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)輸入端與單片機(jī)及其附屬電路的信號(hào)輸出端電連接；單片機(jī)及其附屬電路的電源端以及驅(qū)動(dòng)電路的電源端均與電源模塊的第一電源輸出端電連接。進(jìn)一步的方案是:上述的集成電路板為61板；語(yǔ)音微處理器Ul為SPCE061A型號(hào)的凌陽(yáng)微處理器。進(jìn)一步的方案是:上述的單片機(jī)及其附屬電路包括單片機(jī)、單片機(jī)附屬的晶振電路和復(fù)位電路；上述的單片機(jī)的型號(hào)為89C51。進(jìn)一步的方案還有:上述的集成電路板上還設(shè)有并口 J5、在線調(diào)試接口 J6、復(fù)位按鈕REST、選擇開關(guān)S1、電源指示燈LI和睡眠指示燈L2。本實(shí)用新型具有積極的效果:(1)本實(shí)用新型的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，能夠通過(guò)語(yǔ)音指令實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定性好，語(yǔ)音識(shí)別率高且成本較低。(2)本實(shí)用新型的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，不需要仿真器和編程器，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的語(yǔ)音控制器的結(jié)構(gòu)。

圖1為本實(shí)用新型的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)框圖，圖中還顯示了與其電連接并受其控制的步進(jìn)電機(jī)；圖2為本實(shí)用新型的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制的原理框圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:集成電路板I，單片機(jī)及其附屬電路2，驅(qū)動(dòng)電路3，喇叭4，麥克風(fēng)5,電源模塊6，步進(jìn)電機(jī)7。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，主要由集成電路板1、單片機(jī)及其附屬電路2、驅(qū)動(dòng)電路3、喇叭4、麥克風(fēng)5和電源模塊6組成。集成電路板I本實(shí)施例中優(yōu)選凌陽(yáng)61板。集成電路板I上設(shè)有音頻輸出接口 Jl、麥克風(fēng)接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、并口 J5、在線調(diào)試器接口 J6、選擇開關(guān)S1、復(fù)位按鈕REST、電源指示燈L1、睡眠指示燈L2、語(yǔ)音微處理器Ul、第一 I/O端口 PA和第二 I/O 端口 PB。 集成電路板I上的音頻輸出接口 Jl設(shè)有一個(gè)兩針的插針外接喇叭接口和一個(gè)耳機(jī)插孔；用于通過(guò)喇叭或耳機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制、訓(xùn)練用的語(yǔ)音的輸出。麥克風(fēng)接口 J2用于連接麥克風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)控制語(yǔ)音的輸入，麥克風(fēng)接口 J2帶自動(dòng)增益控制。集成電路板I上的第一電源接口 J3用于輸入+5V的工作電源；第二電源接口 J4用于輸入+3.3V的工作電源。并口 J5為用于調(diào)試時(shí)與EZ-PROBE進(jìn)行電連接的接口、在線調(diào)試器接口 J6為用于調(diào)試時(shí)與PROBE電連接的接口。選擇開關(guān)SI為撥動(dòng)開關(guān)，其用于調(diào)試時(shí)選擇并口 J5或在線調(diào)試器接口 J6。復(fù)位按鈕REST用于電路的復(fù)位。電源指示燈LI用于指示電源狀態(tài)，睡眠指示燈L2用于指示集成電路板I的工作狀態(tài)。集成電路板I上的語(yǔ)音微處理器Ul本實(shí)施例中優(yōu)選采用型號(hào)為SPCE061A的凌陽(yáng)微控制器。SPCE061A凌陽(yáng)微控制器是精簡(jiǎn)指令(RISC)型16位系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)，具有DSP功能，CPU最高時(shí)鐘可達(dá)49.152MHz，能夠快速地處理各種復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，非常適合用于語(yǔ)音處理。語(yǔ)音微處理器Ul內(nèi)集成有A\D轉(zhuǎn)換裝置(ADC)、編解碼處理器、D\A轉(zhuǎn)換裝置(DAC )、存儲(chǔ)裝置(RAM )、閃存(FLAsH )、定時(shí)器、鎖相環(huán)、低電壓檢測(cè)、復(fù)位、看門狗、I CE接口
坐寸ο集成電路板I將SPCE061A凌陽(yáng)微控制器的32個(gè)I/O端口 IOAO 10A15，IOBO 10B15引出，引腳41 48、53、54 60引出至第一 I/O端口 PA，引腳5 1、81 76,68 64引出至第二 I/O端口 PB。I/O端口均能夠通過(guò)編程設(shè)置為輸入或輸出接口。前述的音頻輸出接口 Jl由語(yǔ)音微處理器的DAC輸出引腳21或22，經(jīng)語(yǔ)音集成放大器SPY0030放大，然后輸出。SPY0030是凌陽(yáng)微控制器的芯片，相當(dāng)于LM386，但是比386
音質(zhì)好。單片機(jī)及其附屬電路2包括單片機(jī)、單片機(jī)附屬的晶振電路和復(fù)位電路；本實(shí)施例中，單片機(jī)優(yōu)選型號(hào)為89C51單片機(jī)。單片機(jī)及其附屬電路2設(shè)有第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和電源端。 驅(qū)動(dòng)電路3本實(shí)施例中優(yōu)選ULN2083A達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路3設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端。喇叭4用于實(shí)施語(yǔ)音控制和訓(xùn)練時(shí)的語(yǔ)音的輸出，喇叭4采用常見的喇叭。麥克風(fēng)5用于實(shí)施語(yǔ)音控制和訓(xùn)練時(shí)的語(yǔ)音的輸入,麥克風(fēng)5米用常見的麥克風(fēng)。電源模塊6為系統(tǒng)提供工作電源。電源模塊6設(shè)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(fēng)接口 J2與麥克風(fēng)5電連接；集成電路板I上的第一 I/O端口 PA與單片機(jī)及其附屬電路2的第一信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；集成電路板I上的第二 I/O端口 PB與單片機(jī)及其附屬電路2的第二信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；驅(qū)動(dòng)電路3的控制信 號(hào)輸入端與單片機(jī)及其附屬電路2的信號(hào)輸出端電連接；單片機(jī)及其附屬電路2的電源端以及驅(qū)動(dòng)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(shí)，驅(qū)動(dòng)電路3的控制信號(hào)輸出端與受其控制的步進(jìn)電機(jī)7的控制端電連接。本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器的工作原理簡(jiǎn)述如下:本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)建立在孤立詞、小字表、特定發(fā)音人識(shí)別基礎(chǔ)之上。參見圖2，語(yǔ)音處理在系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的原理如下:控制語(yǔ)音通過(guò)麥克風(fēng)5輸入后，先將模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，必要時(shí)對(duì)麥克風(fēng)輸入的模擬信號(hào)作預(yù)加重、自動(dòng)增益控制等處理，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換裝置完成模/數(shù)(即A/D)信號(hào)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化；然后對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，建立識(shí)別時(shí)所需的語(yǔ)音數(shù)據(jù)模型庫(kù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，這個(gè)過(guò)程也稱之為“訓(xùn)練”并將相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)；之后根據(jù)輸人信號(hào)的特征參數(shù)與調(diào)用的已建立的語(yǔ)音模型庫(kù)進(jìn)行模式匹配比較，從而完成識(shí)別；最后對(duì)識(shí)別結(jié)果解碼，再經(jīng)過(guò)數(shù)/模(即D/A)信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出控制信號(hào)，控制信號(hào)輸出到后續(xù)的單片機(jī)及其附屬電路2后其單片機(jī)處理后再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路3實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)7運(yùn)行的語(yǔ)音控制。喇叭4實(shí)現(xiàn)控制語(yǔ)音的實(shí)時(shí)播報(bào)。本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器采用軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)型分配器功能:在單片機(jī)的內(nèi)存區(qū)域開辟一個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)表。系統(tǒng)軟件按照電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的要求按正反順序依次將狀態(tài)表的內(nèi)容取出送至信號(hào)輸出端，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的激勵(lì)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換?？刂撇竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖的頻率或換相的周期。系統(tǒng)可采用兩種方法確定脈沖的周期，一種是延時(shí)，一種是定時(shí)器。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速控制:實(shí)現(xiàn)加減速控制的基本思想就是改變控制信號(hào)的頻率。利用定時(shí)器延時(shí)時(shí)，在加速段，定時(shí)器的初值由小變大，延時(shí)時(shí)間由長(zhǎng)變短；在減速段，定時(shí)器的初值由大變小，延時(shí)時(shí)間由短變長(zhǎng)；而在恒速時(shí)，定時(shí)器的初值始終保持不變。本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其語(yǔ)音微處理器Ul內(nèi)的軟件程序可通過(guò)其并口 J5連接EZ-PR0BE，再由EZ-PROBE連接PC機(jī)，或者通過(guò)其線調(diào)試器接口 J6連接在線調(diào)試器PR0BE，再由在線調(diào)試器PROBE連接PC機(jī)，通過(guò)在PC機(jī)上調(diào)試程序、在線仿真，最后將程序下載到語(yǔ)音微處理器Ul中，完成程序的編寫。無(wú)需通常還需用到的仿真器和編程器。綜上，本實(shí)施例的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，能夠通過(guò)語(yǔ)音指令實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定性好，語(yǔ)音識(shí)別率高，不需要仿真器和編程器，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的語(yǔ)音控制器的結(jié)構(gòu)，成本較低。以上實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對(duì)應(yīng) 的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其特征在于:包括集成電路板(I)、單片機(jī)及其附屬電路(2)、驅(qū)動(dòng)電路(3)、喇叭(4)、麥克風(fēng)(5)和電源模塊(6)； 所述的集成電路板(I)上設(shè)有音頻輸出接口 Jl、麥克風(fēng)接口 J2、第一電源接口 J3、第二電源接口 J4、語(yǔ)音微處理器Ul、第一 I/O端口 PA和第二 I/O端口 PB ;單片機(jī)及其附屬電路(2)設(shè)有第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端和電源端；驅(qū)動(dòng)電路(3)設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；電源模塊(6)設(shè)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(fēng)接口 J2與麥克風(fēng)(5)電連接；集成電路板(I)上的第一 I/O端口 PA與單片機(jī)及其附屬電路(2)的第一信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；集成電路板(I)上的第二 I/O端口 PB與單片機(jī)及其附屬電路(2 )的第二信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；驅(qū)動(dòng)電路(3)的控制信號(hào)輸入端與單片機(jī)及其附屬電路(2)的信號(hào)輸出端電連接；單片機(jī)及其附屬電路(2)的電源端以及驅(qū)動(dòng)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(jù)權(quán)利要求1所述的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其特征在于:所述的集成電路板(I)為61板；語(yǔ)音微處理器Ul為SPCE061A型號(hào)的凌陽(yáng)微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的語(yǔ) 音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其特征在于:所述的單片機(jī)及其附屬電路(2)包括單片機(jī)、單片機(jī)附屬的晶振電路和復(fù)位電路；所述的單片機(jī)的型號(hào)為89C51。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，其特征在于:所述的集成電路板(I)上還設(shè)有并口 J5、在線調(diào)試接口 J6、復(fù)位按鈕REST、選擇開關(guān)S1、電源指示燈LI和睡眠指示燈L2。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種語(yǔ)音智能步進(jìn)電機(jī)控制器，包括集成電路板及設(shè)置在集成電路板上的電路、單片機(jī)及其附屬電路、驅(qū)動(dòng)電路、喇叭、麥克風(fēng)和電源模塊；集成電路板上設(shè)有語(yǔ)音微處理器，單片機(jī)通過(guò)集成電路板上的接口與語(yǔ)音微處理器信號(hào)電連接；驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)及其附屬電路中的單片機(jī)信號(hào)電連接；使用時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路與受控的步進(jìn)電機(jī)電連接；電源模塊給系統(tǒng)提供工作電源。本實(shí)用新型能夠通過(guò)語(yǔ)音指令實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定性好，語(yǔ)音識(shí)別率高且成本較低，且不需要用仿真器和編程器，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的語(yǔ)音控制器的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK203117707SQ20132013014
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者劉偉, 劉宇寧, 唐子俊, 路子赟 申請(qǐng)人:江蘇理工學(xué)院