基于凌陽SPCE061A語音識別門禁

1、 . . . “睿泰”杯郵電大學第十六屆大學生科技節(jié)傳感器設計大賽作品研究報告 作品名稱： 基于凌陽SPCE061A的語音識別門禁 院（系）全稱： 申報者 （集體名稱）： 類別： 傳感器應用類 傳感器設計類 25 / 25一、 設計背景在科學日新月異的今天，電子設備的便捷化，人性化，智能化已成為不可逆轉的潮流，而語音控制智能，更是其中研究發(fā)展的熱點。凌陽SPCE061以其便捷的操作，可靠的性能，成為了各位電子愛好者的首選。而本設計即是基于凌陽SPCE061A的語音識別門禁系統(tǒng)，操作簡單，語音識別，無線識別，可靠性高。凌陽SPCE061A是一款16位的SoC芯片，它自身帶有硬件乘法器，能夠實現(xiàn)乘

2、法、積等復雜運算，不僅運算能力強，而且處理速度快，單周期最高可達到49MHz；它嵌32K字的Flash程序存儲器和2K字節(jié)的SRAM，具有ADC和DAC功能，其MIC_ADC通道帶有AGC環(huán)節(jié)，能夠很輕松的將語音信號采集到芯片部，兩路10位的電流輸出型DAC，只要外接一個功放就可以完成聲音的播放。SPCE061A的這些硬件資源可以支持單芯片語音處理功能。凌陽單片機的語音識別模塊自帶語音的API 函數，其中包括A2000 格式和S480 格式自動播放與手動播放的播放函數，S240、MS01 格式自動播放的播放函數、DVR 格式的語音錄放函數和語音識別函數，讓凌陽單片機不但可以作為普通的單片機開發(fā)

3、系統(tǒng)，而且還可以作為一個語音系統(tǒng)進行語音播放、語音錄放和語音識別，大大降低了凌陽單片機的開發(fā)難度，并增強了凌陽單片機的使用領域和功能。本設計為語音識別的門禁系統(tǒng)，語音識別的同時附加無線收發(fā)模塊NRF905，基于收發(fā)地址的不同，可以進一步增強本設計的安全性。報警模塊由MSP430單片機，HC-SR501人體感應模塊，蜂鳴器組成，以下為本設計原理圖：二、 主要模塊1、凌陽SPCE061是繼nSP系列產品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款 16 位結構的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以與便于程序調試等功能，SPCE061A里只嵌32K字的閃存

4、（FLASH ）。較高的處理速度使nSP能夠非常容易地、快速地處理復雜的數字信號。因此，與SPCE500A相比，以nSP為核心的SPCE061A 微控制器是適用于數字語音識別應用領域產品的一種最經濟的選擇。 其性能如下： A、16 位nSP微處理器； B、工作電壓(CPU) VDD 為 2.43.6V (I/O) VDDH 為 2.45.5VC、CPU 時鐘：0.32MHz49.152MHz ； D、置2K 字 SRAM； E、置32K FLASH； F、可編程音頻處理； G、晶體振蕩器; H、系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))，耗電僅為2A3.6V ；I、2 個 16 位可編程定時器/計

5、數器(可自動預置初始計數值)； J、2 個 10 位 DAC(數-模轉換)輸出通道； K、32 位通用可編程輸入/輸出端口； L、14 個中斷源可來自定時器 A / B ，時基，2 個外部時鐘源輸入，鍵喚醒； M、具備觸鍵喚醒的功能； N、使用凌陽音頻編碼 SACM_S240 方式(2.4K 位/秒)，能容納 210 秒的語音數據； O、鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號； P、32768Hz 實時時鐘； Q、7 通道 10 位電壓模-數轉換器(ADC)和單通道聲音模-數轉換器； R、聲音模-數轉換器輸入通道置麥克風放大器和自動增益控制(AGC)功能； S、具備串行設備接口； T、具有低電

6、壓復位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能； U、置在線仿真電路ICE（In- Circuit Emulator ）接口； V、具有能力； W、具有 WatchDog 功能。SPCE061A的結構如下圖所示：2、MSP430單片機是美國儀器(TI)1996 年開始推向市場的一種16 位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Pocessor)。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應用需求，把許多模擬電路、數字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。其性能如下：A、工作電壓圍：1.83.6V B、超低功耗： 活動模式：330uA，1MHz，2.2V；待機模式

7、：1.1uA；關閉模式(RAM 保持)：0.2uA； C、從等待方式喚醒時間：6us D、16 位RISC 結構，125ns 指令周期 E、置三通道DMA。 F、12 位A D 帶采樣保持部參考源。 G、雙12 位D A 同步轉換。 H、16 位定時器Timer_A 。 I、16 位定時器Timer B。 J、片比較器A K、串行通信USART0(UART、SPI、I2C)接口 L、串行通信USARTI(UART、SPl)接口 M、具有可編程電平檢測的供電電壓管理器，監(jiān)視器。 N、欠電壓檢測器 O、串行在線編程，無需外部編程電壓，可編程的熔絲代碼保其引腳分布圖如下:3、NRF905無線收發(fā)模塊

8、是單片射頻收發(fā)芯片，工作于433MHz的ISM頻段，芯片置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片能耗非常低，以10dBm 的功率發(fā)射時，工作電流僅有 30mA，接收時工作電流只有 12.5mA，多種低功率工作模式，待機模式下電流僅為12.5A，節(jié)能設計更方便。其 ShockBurst技術可在通訊時自動生成前導碼和CRC校驗位。其性能如下：A、422.4473.5MHz工作頻段B、512個通訊頻道，滿足多點通訊、分組、跳頻等應用需求，通道切換時間6usC、發(fā)射功率可設置為：10dBm、6dBm、-2dBm和-10dBmD、通過SPI接口與

9、MCU連接E、支持50kbps傳輸速率F、ShockBurst傳輸模式，自動生成前導碼和CRC校驗碼G、工作電壓圍：1.9V3.6V，待機模式下電流僅為12.5AH、工作溫度圍：-40+85NRF905實物圖：4、HC-SR501人體感應模塊是基于紅外線技術的自動控制模塊，采用德國進口LH778探頭設計，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式，廣泛應用于各類自動感應電氣設備，尤其是干電池供電的自動控制產品。其性能如下：HC-SR501實物圖：三、 各部分硬件電路圖、軟件設計流程圖與部分實現(xiàn)代碼1、 語音控制部分硬件電路圖：軟件設計流程圖：部分實現(xiàn)代碼：#include bsrsd.h#defin

10、e NAME_ID 0x100#define COMMAND_ONE_ID 0x101#define COMMAND_TWO_ID 0x102#define COMMAND_THREE_ID 0x103#define COMMAND_FOUR_ID 0x104#define RSP_INTR0#define RSP_NAME0#define RSP_FIRE1#define RSP_GUARD2#define RSP_AGAIN3#define RSP_NOVOICE4#define RSP_NAMEDIFF5#define RSP_CMDDIFF6#define RSP_STAR 7#def

11、ine RSP_MASTER8#define RSP_HERE9#define RSP_GUNSHOT0#define RSP_PATROL11#define RSP_READY12#define RSP_COPY13#define RSP_NOISY14/.全程變量.int gActivated = 0;/該變量用于檢測是否有觸發(fā)命令，當有識別出語句/為觸發(fā)名稱則該位置1 int gTriggerRespond = RSP_MASTER, RSP_HERE, RSP_MASTER;int gComm2Respond = RSP_PATROL, RSP_READY, RSP_COPY;exte

12、rn void ClearWatchDog();int PlayFlag = 0;void PlayRespond(int Result)BSR_StopRecognizer();SACM_S480_Initial(1);SACM_S480_Play(Result, 3, 3);while(SACM_S480_Status()&0x0001) != 0)SACM_S480_ServiceLoop();ClearWatchDog();SACM_S480_Stop();BSR_InitRecognizer(BSR_MIC);BSR_EnableCPUIndicator();int TrainWor

13、d(int WordID, int RespondID)int res;PlayRespond(RespondID);while(1)res = BSR_Train(WordID,BSR_TRAIN_TWICE);if(res = 0) break;switch(res)case -1: /沒有檢測出聲音PlayRespond(RSP_NOVOICE);return -1;case -2: /需要重新訓練一遍PlayRespond(RSP_AGAIN);break;case -3: /環(huán)境太吵PlayRespond(RSP_NOISY);return -1;case -4: /數據庫滿 ret

14、urn -1;case -5: /檢測出聲音不同if(WordID = NAME_ID)PlayRespond(RSP_NAMEDIFF);/兩次輸入名稱不同elsePlayRespond(RSP_CMDDIFF);/兩次輸入命令不同return -1;case -6: /序號錯誤return -1;return 0;int main()int res, timeCnt = 0, random_no = 0;InitIO();BSR_DeleteSDGroup(0);/ 初始化存儲器RAM/PlayRespond(RSP_INTR); / 播放開始訓練的提示音請輸入觸發(fā)名稱/.訓練名稱.whi

15、le(TrainWord(NAME_ID,0) != 0) ; /.訓練第一條命令.while(TrainWord(COMMAND_ONE_ID,1) != 0) ;/.開始識別命令.BSR_InitRecognizer(BSR_MIC); /辨識器初始化BSR_EnableCPUIndicator(); /啟動實時監(jiān)控PlayRespond(RSP_STAR); /播放開始辨識的提示音while(1)random_no +;if(random_no = 3) random_no = 0;res = BSR_GetResult();if(res 0) /識別出命令if(gActivated)t

16、imeCnt = 0;switch(res)case NAME_ID: /觸發(fā)命令響應PlayRespond(gTriggerRespondrandom_no);break;case COMMAND_ONE_ID: /識別第一個命令PlayFlag = 1;LED_RED_ON();PlayFlag = 0;gActivated = 0;break; elseif(res = NAME_ID)PlayRespond(gTriggerRespondrandom_no);gActivated = 1;timeCnt = 0;else if (gActivated)if (+timeCnt 450)

17、/超出定時PlayRespond(RSP_NOVOICE); /在設定時間沒有檢測出聲音gActivated = 0;timeCnt = 0;2、 無線發(fā)送部分硬件電路圖：軟件設計流程圖：部分實現(xiàn)代碼：/NRF905裝載地址+數據打包+數據發(fā)送void TxPacket(void)uchar i;CSN_0;SpiWrite(WTP);/ 待發(fā)數據裝載命令for (i=0;i32;i+) SpiWrite(TxRxBufi);CSN_1; / 關閉SPIDelay(1);CSN_0;/ 打開SPISpiWrite(WTA);/ 寫入地址要和接收方地址一樣for (i=0;i4;i+)/ 4字節(jié)

18、地址 SpiWrite(TxAddressi);CSN_1;/關閉SPITRX_CE_1;/ Set TRX_CE high,start Tx data transmissionDelay(1);/ while (DR!=1);TRX_CE_0;/ Set TRX_CE low/發(fā)送模式初始化void SetTxMode(void)TRX_CE_0;TXEN_1;Delay(1); /數據發(fā)送void TX(void) SetTxMode();TxPacket();3、 接收控制部分硬件電路圖：軟件設計流程圖：部分實現(xiàn)代碼：/DR檢測,當 收到數據后DR置1，當把數據讀出來后DR清0unsigned char CheckDR(void)/檢查是否有新數據傳入 if (P2IN&0x40)return 1;elsereturn 0;void SetRxMode(void)TXEN_0;TRX_CE_