一種桌面式機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種桌面式機器人，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅動模塊、通過驅動模塊驅動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片；LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，麥克風接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結果傳輸給主控模塊，本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風接收到相應的語音命令，經過LD3320芯片進行語音識別后芯片內部的16位A/D將相應的語音命令轉換為對應的數字信號傳輸到LM3S811中，從而改變PWM的占空比再通過L298N的協助從而達到運用語音操桌面式機器人的運行。
【專利說明】
一種桌面式機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種桌面式機器人。
【背景技術】
[0002]目前，語音識別技術和小型機器人已經廣泛的應用在軍事、工業生產以及普通民用的行列中，其應用面寬廣，發展前景遠大，在各個行業中擔當著極其重要的角色。小型輪式機器人以體積小、成本低、機動性能強等優點被運用各種特殊的環境下，從而取得了行內外生產廠家和研究者的喜愛和研究。而語音識別技術被認定為2006年至2016年間信息技術領域十大重要的科技發展技術之一，從而得到了快速穩健的發展。結合于此，公司組建技術團研發一個運用語音識別技術控制桌面式機器人的項目。通過語音控制及空間定位方案使桌面式機器人能達到打開、收起，到達預定位置、語音控置前進、后退、充電，擦干凈桌面、送餐等功能，打開桌面后有智能觸摸平板液晶顯示、PC功能、點餐、學習、互動、會議、游戲等；主要應用于智能餐廳、家居、游戲廳、休息場所、辦工、會議、學校教育、課桌等領域。

【發明內容】

[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種由LD3320非特定語音采集模塊和L298N模塊以及LM3S811組成的系統可以很好地演示出由語音對輪式機器人基本運行功能的控制，PWM對輪式機器人的運行控制精準，對PWM改變其占空比可以非常精準的改變其前進或者后退的速度的桌面式機器人。
[0004]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:一種桌面式機器人，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅動模塊、通過驅動模塊驅動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信；
[0005]LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉換器、麥克風和音頻輸出接口，麥克風接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結果傳輸給主控t旲塊；
[0006]所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有PWM模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風傳遞來的語音信息通過內部A/D轉換模塊轉換為數字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅動模塊運轉；
[0007]所述驅動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。
[0008]作為優選的技術方案，所述驅動模塊采用L298N直流電機驅動器，該直流電機驅動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內部的PffM模塊產生PWM波來驅動L298N直流電機驅動器控制動力控制模塊。
[0009]作為優選的技術方案，所述動力控制模塊采用直流減速電機，直流減速電機通過L298N直流電機驅動器控制。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風接收到相應的語音命令，經過LD3320芯片進行語音識別后芯片內部的16位A/D將相應的語音命令轉換為對應的數字信號傳輸到LM3S811中，從而改變PffM的占空比再通過L298N的協助從而達到運用語音操桌面式機器人的運行。
【附圖說明】

[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型的整體系統框圖；
[0013]圖2為本實用新型的控制流程圖；
[0014]圖3為本實用新型的中斷框架圖。
【具體實施方式】
[0015]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0016]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0017]如圖1-圖3所示，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅動模塊、通過驅動模塊驅動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信；
[0018]LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉換器、麥克風和音頻輸出接口，麥克風接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結果傳輸給主控t旲塊；
[0019]所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有PWM模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風傳遞來的語音信息通過內部A/D轉換模塊轉換為數字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅動模塊運轉；
[0020]所述驅動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。
[0021]驅動模塊采用L298N直流電機驅動器，該直流電機驅動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內部的P麗模塊產生P麗波來驅動L298N直流電機驅動器控制動力控制模塊;動力控制模塊采用直流減速電機，直流減速電機通過L298N直流電機驅動器控制。
[0022]本設計的直流電機控制模塊是由L298N芯片組成的驅動器組成，采用由LM3S811內部PffM產生PffM波來驅動直流電機的速度和方向。且L298N驅動器模塊還具有以下特點:抗干擾能力強、具有過電壓和過電流保護、PWM脈寬平滑調速等特點。由電池組提供驅動器所取的5V電壓，而其控制電壓則由PffM波來提供，方便其調速和調整方向。
[0023]初始化模塊
[0024]LM3S811的初始化主要包括初始化部分GP1管腳，PWM，通用計時器。系統時鐘設置為6MHZ，不分頻，配置PWM，該機器人需要4路PWM波來控制小車行為，初始化占空比為40%。初始化兩個計時器來提供中斷，并且可以緩沖小車的一個動作與另一個動作之間的銜接，計時器初始化為32位，周期計時器。在使用SPI通訊時，SPI的模擬需要4個GP1的管腳，來與LD3320之間進行數據交換，所以配置GP10A2 口為輸出模式且下降沿有效，發出CLK信號給從機，GP10A3為輸出模式，發出片選信號給從機，并且低電平有效。GP10A4配置為輸入模式，接受從機發回的數據。LD3320的需要通過主機將片選信號拉高，然后在拉低，再拉高，從而使LD3320初始化，并且將需要識別的關鍵詞的拼音與詞的拼音編號的數組存放在寄存器中，供識別使用。
[0025]中斷模塊
[0026]在LMS3811中，中斷主要由通用計時器(TIMER)和GP1口發出。LD3320中，中斷由ASR語音識別提供。當LD3320的麥克采集到聲音的時候，ASR就會運行，并對采集到的聲音識別，無論識別的聲音是設置好的聲音，ASR都會產生一個中斷，通過LD3320的INTB 口發送一個低電平信號給LM3S811的中斷GP1 口，觸發該口的終端，進入中斷函數中，執行讀取操作，讀取LD3320中的識別結果寄存器0XC5，得到值用switch中選擇相應設備操作的函數，通過該函數使用IlMERO計時器，0.5秒后，出發HMERO中斷，執行中斷函數，改變PffM的占空比，開改變設備的行為。一次識別結束，如圖3所示。
[0027]語言模塊使用LD3320芯片，通過SPI串口通信，來完成整一個語音識別過程。當麥克采集到語音的時候，將采集到聲音經過DIS算法，與初始化時存儲在寄存器中的關鍵詞來對比，將對比的結果分級，最優的識別結果相應編號放在0XC5寄存器中，當完成一次識別的同時，
[0028]ASR發出一個中斷信號給配置了 GP1中斷的管腳，管腳得到中斷后，執行函數，通過讀取0XC5中的值，來執行相應的函數，改變小車行為。e) PffM控制模塊
[0029]通過控制Pmi波的占空比來實現小車的行為改變，使用的電機驅動器L298N，該驅動器需要4路PWM波，兩路為一組控制小車一個電機，分別初始化P麗2、P麗3、PWM4、PWM5，PWM2與PWM3為一組，PWM4與PWM5為一組，根據L298N的輸入控制，當一組PffM波中的一個占空比幾乎等于零時，另一個具有明顯的方型波時才能將時點擊轉動，將他們的占空比反過來，就可以實現電機的反轉，實現小車后退行為。當一組的PWM波的占空比設置為零時，一組不變或變大，那么小車就可以進行左轉或者右轉。當兩組的其中一個PWM波同時增大或者減小相同的倍數的時候，就可以實現小車加速或者減速。占空比的更改，在計時器的中斷函數中來改變。
[0030]SPI 模塊
[0031 ] LD3320語音模塊與LM3S811之間的通訊通過SPI的串口通訊來實現，LM3S811中帶有SPI的硬設，但是靈活性很低，LD3320對SPI的時序要求很高，所以使用軟件模擬SPI的方法，這樣就可以輕松的去調整時序。要使用軟件模擬SPI通訊，就需要4條通訊通道，CLK時鐘信號且下降沿有效，CSS片選，且低電平有效，Rx讀取數據，Tx寫入數據。因為LD3320中是有兩個FIFO，將讀取通道和寫入通道分開。FIFO(First In First Out，先讀先出)緩存，以隊列的形式將數據從對頭寫入，隊尾讀出，起到緩沖的作用，可以為LD3320讀寫寄存器爭取一定的時間，使得讀寫更加穩定。
[0032]LD3320的兩個FIFO—個用于存放寫入的數據，一個用于存儲讀出的數據，這樣讀寫數據也不會擁擠。SPI的通訊分主從機，由主機發送CLK信號，和CSS片選信號來控制什么時候該讀取數據，和跟哪一個外設進行通訊，從機根據CLK信號和CSS信號將需要讀寫的值取出或者寫入。當CLK信號到達下降沿的時候，且CSS處于低電平時，主機和從機之間可以進行通訊，通訊的幀格式為指令8bit，地址8bit，數據8bit。
[0033]所以根據這個原理來模擬SPI，初始化的GP10A2(CLK)，GP10A3(CSS) 口為高電平，在執行寫入操作時，首先將GP10A2(CLK)和GP10A3(CSS)變為低電平輸出，將第一位指令的數值判斷，如果為I那么就GP10A4(Tx)就會輸出I信號，然后將GP10A2(CLK) 口寫為高電平輸出，將這個過程循環8次，這樣就完成一個指令的發送，地址和數據的發送過程也是一樣的，在完成了所有的數據的發送時，再將GP10A3(CSS)變為高電平輸出。讀取首先也是需要將指令和地址發送出去，然后LD3320才會將對應地址的值發回給LM3S811，這就簡單的完成了的模擬圖寫入數據波形圖。
[0034]本實用新型的有益效果是:本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風接收到相應的語音命令，經過LD3320芯片進行語音識別后芯片內部的16位A/D將相應的語音命令轉換為對應的數字信號傳輸到LM3S811中，從而改變PffM的占空比再通過L298N的協助從而達到運用語音操桌面式機器人的運行。
[0035]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種桌面式機器人，其特征在于:包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅動模塊、通過驅動模塊驅動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信； LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉換器、麥克風和音頻輸出接口，麥克風接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結果傳輸給主控模塊； 所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有Pmi模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風傳遞來的語音信息通過內部A/D轉換模塊轉換為數字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅動模塊運轉； 所述驅動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。2.根據權利要求1所述的桌面式機器人，其特征在于:所述驅動模塊采用L298N直流電機驅動器，該直流電機驅動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內部的P麗模塊產生P麗波來驅動L298N直流電機驅動器控制動力控制模塊。3.根據權利要求1所述的桌面式機器人，其特征在于:所述動力控制模塊采用直流減速電機，直流減速電機通過L298N直流電機驅動器控制。
【文檔編號】G05D1/02GK205721373SQ201620634039
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】黃圣先
【申請人】深圳市中視同創科技有限公司