一辆语音控制的智能化小车的设计与制作
一辆语音控制的智能化小车的设计与制作
摘要：语音控制的智能小车主要由两部分系统组成：语音识别系统和小车系统。以凌阳 61
板作为语音识别系统的核心部分；小车系统采用 STM32F030 单片机作为核心部分，无线收发
部分采用 433MHz ISM 频段的收发芯片 n RF401 进行数据的传输。小车进行定角度转弯的时
候，通过 ZCC220 电子罗盘进行角度的识别和校正，从而完成小车角度的控制。程序设计采用
C语言，显示部分采用 3连LED 数码管。经测试，整机功能齐全，各项性能指标符合系统要
求。
关键词：凌阳 61 单片机；角度控制；无线收发；语音识别；
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 n
RF401 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 n
RF401 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；控制系统原理图如图 3所示。
图1 小车系统框图
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 n RF401 无线收发模块。n RF401 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+10d Bm,灵敏度在-105d Bm.天线接口设计为差分天线，可以使
用低成本的 PCB 天线[1].n RF401 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。
（3）角度控制模块
采用电子罗盘 ZCC220 作为角度控制传感器。电子罗盘输出的是数字量，在硬件上不需要
进行 AD 转换，硬件电路比较简单且角度精确，精度可以达到 0.1°，作为模块使用方便。可以
将任意角度设置为零度角，之后以这个零度角为基准，测出小车偏转过的角度。且这种传感器
具有体积小、重量轻、易于集成；抗冲击、抗震动，等特点，适用于小车行驶[2].
（4）显示模块
采用传统的数码管进行显示。数码管具有低能耗、低损耗、寿命长、防晒、防潮、防火、
对环境要求低、易于维护，操作简单，程序编译容易，资源占用较少。本设计显示内容简单，
不需要强大的显示容量，用数码管不仅满足设计要求，而且价格低廉。
（5）动力模块
采用直流电机来控制小车的运动。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简
单，使用方便。直流电动机较容易控制，并可以采用 PWM 信号来控制小车的速度。
（6）电机驱动模块
采用 L9110 芯片进行电机控制和驱动。L9110 是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功
率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片 IC 之中，使外围器件成本降低，整机可靠
性提高。该芯片有两个 TTL/CMOS 兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直
接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力。
图2 小车系统原理图
图3 控制系统原理图
（7）语音识别模块
采用凌阳公司生产的凌阳 61 简易板。凌阳单片机内部集成了AD 和DA,同时具有语音识
别、语音合成、语音身份识别、录音回放功能。外部器件少，只需要几个辅助的电阻电容，方
便使用。作为语音识别系统，凌阳简易板具备强大的存储空间，在语音识别上的抗干扰能力也
比较强。
2 电路设计
■2.1 角度控制部分
角度模块主要使用电子罗盘 ZCC220-232 型号，该型号的电子罗盘输入电压低，功耗小
（<30m A），其工作原理是通过磁传感器中的两个相互垂直轴同时感应地球磁场的磁分量，
通过内部自带的MCU 进行转换成数字量，直接输出，单片机响应串口中断，进行数据读取。
模块内部输出的不是 TTL 电平，输出的是逻辑负电平，单片机不能直接识别，二者进行数
据通信需要先进行电平转换。本系统采用 MAXIM 公司生产的MAX232 接口芯片，它能同时满
足TTL 电平以及角度传感器输出在负逻辑电平，同时 MAX232 具有±15V 的防静电释放功能，
能保持在±15V 的静电释放情况下正常工作，不损坏两端的器件，提高了系统工作的可靠性。
■2.2 无线收发模块
数据传输是采用 n RF401 模块进行数据传输，n RF401 是真正单片 UHF 无线收发芯片，它
采用 FSK 调制解调技术，最大的工作速率可以达到 20K,发射的最大功率是+10d Bm.发射部分
的连接是凌阳单片机进行语音识别后，通过串口送出特定的代码，将数据送入n RF401 的第9
脚（DIN 脚），数据经过 PCB 天线传送出去。在小车的车体上的 n RF401 模块接收到的数据通
过n RF401 芯片的第10 脚（DOUT 脚）输出，直接送至车体上的单片机的第20 脚（RX 脚）。
■2.3 系统单片机部分
整个项目共分两个系统设计，车体上采用 STM32F030 系列单片机进行控制，语音遥控部
分采用凌阳单片机进行控制。
摘要：
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一辆语音控制的智能化小车的设计与制作 摘要：语音控制的智能小车主要由两部分系统组成：语音识别系统和小车系统。以凌阳61板作为语音识别系统的核心部分；小车系统采用STM32F030单片机作为核心部分，无线收发部分采用433MHzISM频段的收发芯片nRF401进行数据的传输。小车进行定角度转弯的时候，通过ZCC220电子罗盘进行角度的识别和校正，从而完成小车角度的控制。程序设计采用C语言，显示部分采用3连LED数码管。经测试，整机功能齐全，各项性能指标符合系统要求。 关键词：凌阳61单片机；角度控制；无线收发；语音识别； 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...
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作者：闻远设计
分类：课程设计课件资料
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