智能電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的智能家居電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高,促使家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化,居住環(huán)境舒適化、安全化。智能家電通過處理電子技術(shù), 來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品,讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家電相比, 智能家電不僅具有傳統(tǒng)的家電功能, 還能根據(jù)人們的語音指揮, 由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃幼R別語音執(zhí)行的智慧工具, 優(yōu)化人們的生活方式, 幫助人們有效安排時間, 增強(qiáng)家居生活的安全性、舒適性。本文通過對傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)、電扇和電視機(jī)進(jìn)行改造, 使其成為具語音識別功能的智能家電,由于條件限制此次設(shè)計(jì)的智能控制系統(tǒng)由驅(qū)動LED顯示來進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。
語音模塊
語音輸出電路如圖所示,其中VDDH為參考電壓,VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的J4端,通過音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030,經(jīng)音頻放大后,音頻信號從SPY0030輸出經(jīng)J2 端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。 SPCE061A內(nèi)置2路10位精度的DAC,只需要外接功放電路即可完成語音的播放。圖中的SPY0030是凌陽的一款音頻放大芯片,可以工作在2.4~6V范圍內(nèi),最大輸出功率可達(dá)700mW。 J5 都是語音輸出接口,;是兩針的插針外接喇叭,由DAC 輸出引腳經(jīng)語音集成。
放大器SPY0030 放大,然后輸出。SPY0030 是音頻功率放大器。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波,即交流信號電流,三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍,β是三極管的交流放大倍數(shù),應(yīng)用這一點(diǎn),若將小信號注入基極,則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍,然后將這個信號用隔直電容隔離出來,就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號,這現(xiàn)象稱為三極管的放大作用。經(jīng)過電流與電壓的共同放大,就完成了功率放大。R14為可調(diào)電阻,當(dāng)調(diào)節(jié)阻值大小事,即調(diào)節(jié)了基極的輸入信號,最終影響的就是輸出信號即語音輸出音量的大小。SPY0030的放大倍數(shù)固定為20倍。
語音輸入電路如圖所示,其中VMC提供傳聲器的電源,AVSS1是系統(tǒng)的模擬地,VCM為參考電壓,1腳和2腳分別是傳聲器X1的正極、負(fù)極的輸入引腳,連接SPCE061A的MICP、NICN管腳上。當(dāng)對著傳聲器講話時,1腳和2腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形,并在SPCE061A的兩個端口處形成兩路反相的波形,送到SPCE061A控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大,經(jīng)過放大的音頻信號,通過ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,保存到相應(yīng)的寄存器中。 SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換器有8個通道,其中有1個通道是MIC-NI輸入,它專門用于對語音信號進(jìn)行采樣。語音信號經(jīng)過MCI轉(zhuǎn)換成電信號,然后輸入至SPCE061A內(nèi)部前置放大器。由于人們說話時,麥克風(fēng)距離嘴邊的距離不同,語音信號的能量將會有很大的差異,此時,如果芯片的的輸入信號太大或是太小都將影響識別的精度。而SPCE06lA內(nèi)部就帶有自動增益控制電路AGC能隨時跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號電平,當(dāng)輸入信號增大時AGC電路自動減小放大器的增益;當(dāng)輸入信號減小時,AGC電路自動增大放大器的增益,從而以補(bǔ)償太小或是太大的信號,以便使進(jìn)入戶A/D的信號保持在最佳電平,又可使削波減至最小。 SPCE061A芯片中已經(jīng)集成了音頻輸入專用ADC以及AGC放大電路,因?yàn)榇诵酒獠康碾娐繁容^簡單。
MICP和MICN將隨著MIC產(chǎn)生的波形變化,并在兩個端口處形成兩路反相波形,在經(jīng)過兩級運(yùn)放放大,把放大的語音信號交給ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,這時就可以通過單片機(jī)編程對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,進(jìn)行語音處理識別等功能。 正如我們在前面介紹的61 板具有強(qiáng)大的語音處理功能,如圖3-8所示,X1 是語音的MIC 輸入端,帶自動增益(AGC)控制。
SPR4096外擴(kuò)Flash模塊
在本系統(tǒng)中,當(dāng)我們對系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練、識別、操作時,有一些語音提示,由于SPCE061A內(nèi)部只有32k字的flash空間,除了一部分空間作為程序的存儲之后,剩下的用來存儲語音數(shù)據(jù)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,于是系統(tǒng)外擴(kuò)了flash。SPR4096與SPCE061A的連接方式為:SCK與SPCE061A的IOB0接,SDA與SPCE061A的IOB1口接。SPR4096按串行接口模式工作,要把CF2~CF0均接高電平。CF7為低電平時選中FLASH,高電平時選中SRAM。 SPR4096是一個高性能的4M-bit(512×8-bit)FLASH,分為256個扇區(qū)。每個扇區(qū)2Kbyte。SPR4096還內(nèi)置了以個4K×8bit的SRAM。在進(jìn)行FLASH的編程/擦除時,可以并發(fā)執(zhí)行SRAM的讀/寫。SPR4096內(nèi)置了一個總線存儲器接口和一個串行接口,它允許單片機(jī)通過8-bit并行模式或者1-bit的串行模式訪問FLASH/SRAM存儲區(qū)。 SPR4096串行接口的工作頻率可達(dá)到5MHz。SPR4096有兩個電源輸入端VDDI和VDDQ。VDDI是給內(nèi)部FLASH和控制邏輯供電的;VDDQ是專門為I/O供電的。
供電電壓VDDQ:2.25V~3.6V。SPR4096最大讀電流為2mA,最大編程/擦除電流為6 mA 。SPR4096模塊包括總線存儲接口,串行接口,SRAM,編程與擦除控制器和一個4M的FLASH。選擇串行接口時,SCLK作為時鐘信號線,SDA作為1-bit的數(shù)據(jù)線。如果接收到FLASH的讀指令或者SRAM的讀/寫指令,串口會把這些指令傳給編程和擦除控制器,讓編程和擦除控制器去完成相應(yīng)操作。 串行接口模式的選中是通過CF2~CF0來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)CF2~CF0均接高電平時,選中的就是串行接口模式,在串行接口模式下,CF7為低電平時選中FLASH,高電平時選中SRAM。該芯片有SIF(Serial Interface)和BMI(Busmenory Interface)兩種工作方式,但DIP24只支持SIF方式。
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