基于凌阳SPCE061A的智能摇篮设计,本文是智能有关学年毕业论文范文和凌阳SPCE061A和智能摇篮设计和凌阳有关论文范文例文.
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摘 要：本设计以凌阳SPCE061A为控制核心,配合声控、无线电系统,结合独特的机械结构通过安装在摇篮上的传感器来产生控制信号并传输给SPCE061A,SPCE061A输出相应的控制信号给驱动电路并配合机械结构,从而实现摇篮的摇摆、照明、监护等功能.
关键词：SPCE061A 传感器 机械
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1003-1650（2017）10-0212-01
引言
随着社会经济的提高,人们的生活水平也都逐渐改善,许多拥有幼儿的家庭都希望孩子有个良好的成长环境,需要一个不仅舒适而且具有人工智能的摇篮,来为宝宝及其监护人提供方便.由于现代大部分人都需要工作,所以晚上需要充足的睡眠,但宝宝的睡眠时间不稳定,导致这个问题困扰大部分拥有宝宝的家庭.为了给宝宝及其监护人都提供方便,所以设计了本产品,以便监护人在晚上能够安心睡眠,而宝宝也可以及时得到体贴的照顾.
一、系统总体方案
1.方案论证
方案一： 采用凌阳SPCE061A实现智能摇篮方案,由于SPCE061A内部具有语音识别和语音播放功能,所以只需要扩展基本的MIC 和语音功放即可,如图1 所示. 图 1 采用采用凌阳SPCE061A智能摇篮实现方案SPCE06lA芯片内部集成了ICE、FLASH、SRAM、通用I／0端口、定时器,计数器、中断控制、CPU时钟锁相环、ADC、DAC输出、uART、S10、低电压监测,低电压复位等模块.SPCE06lA可以使电路大大简化,节省小车内部的空间,削减控制电路体积,并且凌阳单片机具有语音功能,可以加入语音识别模块.
方案二： 采用MCS-51 系列单片机实现,由于有语音识别和语音播放功能,所以需要扩展语音识别模块和语音播放模块,这样必然造成端口的资源紧张,所以还必须加入接口扩展芯片.该实现方案结构. 综合考虑性价比和实用性,选择方案一.
二、系统硬件设计
1.工作原理
传感器通过宝宝的哭声、红外线的感测进行信号的采集,然后送给SPCE061A,SPCE061A对采集来的信号进行判别, 若是宝宝的哭声,首先会发出控制信号,促使报警线路工作,发出报警信号；同时SPCE061A将另外发出两路信号,其中一路控制照明线路工作,打开照明灯；另外一路控制电动机,电动机旋转带动机械结构实现摇篮的摇摆.
2.机械结构的设计
所有零件都事先用UG软件进行建模,因为建模后的机械结构非常直观,并且易于发现问题和保证制造的精准度.机械的连接采用H形铝,平行度、垂直度和同轴度均严格精度要求（&plun;0.1 mm）,以达到摇摆频率和角度符合测试要求.
3.驱动电路设计
L298是SGS公司的产品,L298N为15个管角的单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,设计用【298N来接收DTL或者1-I’L逻辑电平,驱动感性负载(比如继电器,直流和步进马达)和开关电源晶体管.内部包含4通道逻辑驱动电路,其额定工作电流为l A,最大可达1．5 A,Vss电压最小4．5 v,最大可达36 V；Vs电压最大值也是36V.L298N可直接对电机进行控制,无须隔离电路,可以驱动双电机.根据L298N芯片的特点以及SPcE061A自身的特点,把IOA4一10A7作为输出口,分别与L298N的INl一IN4相接,其U、U.分别接+12 V、+5 V电源,其输出口OUTl—OUT2接转向电机,OUT3一OUT4接驱动电机,根据设计要求,并按照已经编好的程序,再依据发语音命令,接收信号,便可给[PjOA—DATA】传送数据,从而控制转向电机和驱动电机.
用SPCE061A经过光耦产生稳定的PWM信号直接控制电动机.经过实验和调试信号输出稳定,频率、PWM占空比、电动机调试到最佳状态,线性度较好.并可实现自动和手动两种方式进行调节.
三、系统软件设计
SPCE061A主控程序流程图可分为四大部分：初始化部分、训练部分、识别部分、重训操作.
初始化部分：初始化操作将 IOB8~IOB11 设置为输出端,用以控制电机.必要时还要有对应的输入端设置和PWM 端口设置等.
训练部分：训练部分完成的工作就是建立语音模型.程序一开始判断小车是否被训练过,如果没有训练过则要求对其进行训练,并且会在训练成功之后将训练的模型存储到FLASH；如果已经训练过会把存储在FLASH 中的模型调出来装载到辨识器中.
识别部分：其中的识别环节,会出现两种情况：当识别结果是名字,就要立即停止当前的动作并进入待命状态；如果识别到动作指令,则小车会语音告知相应动作并执行该动作,当然在小车运动过程中可以通过呼叫小车的名字使小车停下来.
重训操作：考虑到有重新训练的需求,设置了重新训练的按键（61 板的KEY3） ,循环扫描该按键,一旦检测到此键按下,则将擦除训练标志位（0xe000 单元） ,并等待复位.复位后,程序重新执行,当检测到训练标志位为0xffff时会要求重新对其进行训练.
四、作品功能、特色、市场竞争力
功能：1、具有摇摆功能的同时也更具娱乐性、实用性；2、床身为体大框摇篮：与传统摇篮床相比更宽敞、舒适、方便、安全,使用时间更长； 3、四面护栏任意下翻： a、低位床板时可作矮床或玩具储物框使用； b、高位床板可作茶几或桌子使用； c、亲子床时可依家长意愿或依据室内家俱、成人床摆设按需下翻任意长边护栏成为与成人床连接的亲子床,便于家长护理；4、弧形支架可摇可定：专备有旋钮式支撑足,可拆可分,从而实现摇、定自如；5、功能转换简便快捷：采用旋钮、合页、塑料锁紧套、弹簧插销、高强度活动金属挂钩等连接方式实现功能快速自由转换,无需另配工具,非常方便.6、塑料旋钮结构紧固耐用：采用金属外六方头螺杆与优质塑胶铸接而成,不松动、不脱落,紧固耐用；7、床板高低两档调节：采用高强度活动金属挂钩可轻松快速实现床板两档调节；8、带加长支架：方便孩子成长使用；9、带蚊账：保护孩子不受蚊虫叮咬；10、带护套、床围：婴儿床状态或矮床状态可使用护套和床围,既安全又美观；11、船形床体设计：整体造形简洁流畅、富于美感；12、配带刹车万向轮：方便婴儿床移动和固定.
特色：顺向（头脚方向）摇摆：a.顺向摇摆（接近大人双手抱孩子的自然摇摆方式）更符合人体工程学,同时它低频、平缓的方式（与传统摇篮框的高频、震荡方式相比）更符合婴幼儿健康成长发育需要,也更具娱乐性、稳定性、实用性；b.摇摆弧度经严格测试确保安全使用; 市场竞争力：智能宝宝摇篮和普通摇篮相比,功能强大,能够很好的为宝宝及其监护人提供很大的方便,随着社会经济的增长,文化的进步,越来越多拥有宝宝的家庭需要一款智能宝宝摇篮,具有广阔的市场前景;
五、结束语
用凌阳SPCE061A可以用很低的成本实现很复杂的控制方案.而且由于SPCE061A编程的灵活性,使修改控制方案成为轻而易举的事情.即若要修改系统控制方案,只要重新编程序即可.由于SPCE061A系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠.又由传感器构成的闭环控制系统,可以确保宝宝摇篮的多样化控制.该方法成本低,易于实现,满足了控制系统稳定性和精确控制的要求.
而且本设计综合应用了 SPCE061A 丰富的软硬件资源,成功的实现了语音控制功能.在硬件方面,较高的执行速度、稳定的运行性能、内置的硬件乘法器、ADC和DAC功能、内置的AGC自动增益环节,都将为后期的语音处理奠定基础.软件方面,标准的C 语言编程,丰富的语音资源函数为编程提供了很大的方便. 该设计方案结构简单,以单芯片实现语音播放与识别以及电机控制功能,相当于“语音识别芯片+普通单片机”的功能.但是比“语音识别芯片+普通单片机”方案实现起来要简单很多,而且成本也会降低很多.
参考文献
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作者简介：张阁（1986-）,男,河南新乡人,学士学位,助理工程师,研究方向：电气工程.
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