摘要：介紹了語音遙控的電動(dòng)小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制部分。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，對普通的玩具小車做了改進(jìn)，使小車的轉(zhuǎn)向更加靈活，并且在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)任意角度墨跡和任意速度移動(dòng)；而在控制系統(tǒng)部分，則采用語音控制方式，使小車可以“聽懂”人的命令，娛樂性和互動(dòng)性更強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：語音識(shí)別 智能小車 無線遙控
根據(jù)美國玩具協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近年來全球玩具銷量增幅與全球平均GDP增幅大致相當(dāng)。而全球玩具市場的內(nèi)在結(jié)構(gòu)比重卻發(fā)生了重大變化：傳統(tǒng)玩具的市場比重下在逐步縮水，高科技含量的電子玩具則蒸蒸日上。美國玩具市場的高科技電子玩具的年銷售額2004年較2003年增長52%，而傳統(tǒng)玩具的年銷售額僅增長3%。英國玩具零售商協(xié)會(huì)選出的2001年圣誕最受歡迎的十大玩具中，在七款玩具配有電子元件。從這些數(shù)字可以看出，高科技含量的電子互動(dòng)式玩具已經(jīng)成為玩具行業(yè)發(fā)展的主流。本文設(shè)計(jì)一個(gè)具有語音識(shí)別功能的智能遙控小車。該小車的傳統(tǒng)的手動(dòng)遙控小車的機(jī)械部分做了改進(jìn)，使之可以實(shí)現(xiàn)任意角度轉(zhuǎn)向和以任意 速度前進(jìn)，而不象一般的小車那樣只能以固定角度轉(zhuǎn)向和以固定速度前進(jìn)，因此更加接近真實(shí)的車輛。本文還在小車的控制系統(tǒng)中采用語音識(shí)別系統(tǒng)，使控制者可以用語音對小車進(jìn)行控制，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，而且小車和控制者還具有一定的交互功能。
1 智能小車總體結(jié)構(gòu)框圖
智能小車主要由轉(zhuǎn)向機(jī)械、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向控制模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊、遙控模塊和語音控制模塊六大部分組成，如圖1所示。

2 機(jī)械本體結(jié)構(gòu)及工作原理
小車為輪式結(jié)構(gòu)，如圖2所示。機(jī)械部分分為轉(zhuǎn)向機(jī)械（圖中橢圓內(nèi)的部分）和驅(qū)動(dòng)機(jī)械（圖中橢圓外部分）。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向架和兩個(gè)前輪組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用玩具小車常用的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案包括兩個(gè)減速電機(jī)和兩個(gè)后輪。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作原理為：轉(zhuǎn)向時(shí)由控制者向小車發(fā)出轉(zhuǎn)向信號(hào)，轉(zhuǎn)向電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)向信號(hào)正向或反向旋轉(zhuǎn)一定角度，電機(jī)通過齒輪、齒條系統(tǒng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)一定角度，最終帶動(dòng)與轉(zhuǎn)向架固定在一起的前輪偏擺一定角度。小車在轉(zhuǎn)向時(shí)由于內(nèi)、外側(cè)的車輪的轉(zhuǎn)變半徑不同，所以內(nèi)外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速也不相同。前輪為從動(dòng)輪，會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)變角度的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)、外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速；而后輪為主動(dòng)輪，其轉(zhuǎn)速分別由兩個(gè)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，不會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)變半徑自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。因此小車轉(zhuǎn)變時(shí)，控制系統(tǒng)在控制轉(zhuǎn)向電機(jī)的同時(shí)還需要根據(jù)轉(zhuǎn)向角度的大小向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速使之產(chǎn)生特定的轉(zhuǎn)速比，從而使轉(zhuǎn)彎順利進(jìn)行。在這里，轉(zhuǎn)彎的角度、轉(zhuǎn)速經(jīng)與小車的尺寸及轉(zhuǎn)變半徑有關(guān)。
3 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)包括兩大部分，一部分位于遙控器內(nèi)，用于識(shí)別控制者的命令并將響應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送出去；部分位于小車上，用于接收遙控器發(fā)出的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使小車實(shí)現(xiàn)預(yù)期的動(dòng)作。
3．1 遙控器
遙控器主要由語音識(shí)別模塊和無線發(fā)送模塊（編碼芯片、射頻發(fā)送模塊）組成，如圖3所示。遙控器的工作原理為：控制者通過麥克風(fēng)發(fā)出控制命令，該命令經(jīng)過語音識(shí)別模塊識(shí)別后，根據(jù)控制信號(hào)的類型產(chǎn)生一個(gè)8位的控制碼，語音識(shí)別模塊通過其P1端口將控制碼輸出至無線發(fā)送模塊，然后語音識(shí)別模塊發(fā)出控制信號(hào)，控制無線發(fā)送模塊將該控制碼以無線電波形式發(fā)送出去，車載控制部分接收到后便控制小車產(chǎn)生預(yù)期的動(dòng)作。

3．1．1 語音控制模塊
語音控制模塊主要由Sensory公司的集成語音識(shí)別芯片RSC-364組成。該芯片是專門為語音控制家電產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的，外圍輔助器件少，采用典型應(yīng)用電路時(shí)只需要一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)晶體振蕩器、一個(gè)小場聲器和幾個(gè)電阻、電容即可。該芯片內(nèi)部集成了語音識(shí)別、語音合成、語音身份識(shí)別、錄音回放功能。芯片內(nèi)部采用的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語音識(shí)別算法，和說話者無關(guān)的語音識(shí)別準(zhǔn)確率可以達(dá)到97%，和說話者相關(guān)的語音識(shí)別準(zhǔn)確率可以達(dá)到99%。該芯片的功能框圖如圖4所示。該芯片內(nèi)部集成了一個(gè)八位的可編程微 處理器，對外有16個(gè)可編程控制的I/O口，16位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線及相應(yīng)的控制信號(hào)，可方便擴(kuò)展外部ROM以及與外部器件通訊 。本文中對RSC-364的資源使用情況為：其P1口用于傳輸與控制命令相應(yīng)的控制碼，P0.7口用于啟動(dòng)無線發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。
3．1．2 無線發(fā)送模塊
為了提高無線收發(fā)的可靠性，本文采用集成的射頻發(fā)送模塊F05C和編程芯片PT2262組成無線編碼發(fā)送模塊。PT2262外圍電路簡單，只需外接一個(gè)電阻調(diào)節(jié)載波頻率。PT2262的電源電壓范圍廣，4～15V均能正常工作。PT2262可以對12位二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行編碼輸出，足以滿足本文的要求。PT2262的控制也極為簡單，在PT2262的TE端為0時(shí)，PT2262自動(dòng)將地址引腳和數(shù)據(jù)引腳A0～A11的數(shù)據(jù)編譯成適合RF電路發(fā)射的串行編碼波形，然后通過DOUT端口串行輸出。應(yīng)用時(shí)只需將PT2262的DOUT端口連接到RF電路的