导言
现在轿车上运用的电器越来越多，驾驶员需求手动操作的电器开关也越来越多，不光添加了驾驶员的担负，还影响了行车安全。本文以STM32F103VET6(以下简称STM32)芯片为操控中心，选用高性能LD3320语音辨认芯片，规划依据语音辨认的轿车空调操控体系。该体系能够用语音有用操控轿车空调，减轻了驾驶员的操作担负，确保行车进程中的安全。
1 体系硬件规划
运用语音辨认技能，结合各种传感器对车身表里的环境(如气温、阳光强度等)以及制冷压缩机的状况等多种参数进行实时检测，与设定参数相比较，微操控器经过运算处理做出判别，输出相应的调理和操控信号。履行机构经过实时调整和批改，完结对车厢内空气环境全方位、多功用的调理和操控。体系的履行机构首要包含温度风门电机、形式风门电机、循环风门电机、鼓风机、压缩机、除霜操控继电器等。图1为体系结构框图。
1．1 主操控器
主操控器为依据ARM Cortex—M3内核的32位微操控器STM32F103VET6，内置64 KB RAM、512 KBFlash，以及丰厚的增强I／O端口和联接到两条APB总线的外设，首要操控传感器模拟信号的收集、语音信号的收发和轿车空调操控信号的输出。
1．2 语音辨认模块
语音辨认芯片选用的是%&&&&&%Route公司的LD3320芯片。该芯片集成了语音辨认处理器和一些外部电路，包含A／D转化器、D／A转换器、麦克风接口、声响输出接口等。本芯片在规划上重视节能与高效，不需求外接任何的辅佐芯片(如Flash、RAM等)，直接集成在现有的产品中即能够完结语音辨认功用。辨认的要害词语列表是能够恣意动态修改的。
参照LD3320数据手册，语音辨认操控电路选用LD3320与STM32经过SPI串行办法进行衔接。语音辨认模块操控电路如图2所示。首要，要将MD接高电平，芯片时钟信号CLK衔接到STM32时钟信号输出引脚MCO(PA8)上。引脚MBS是麦克风偏置，接了一个RC电路，确保能输出一个起浮电压给麦克风。
1．3 SD卡存储模块
要完结具有人机交互功用的语音辨认操控体系，需求寄存很多的MP3音频文件。本体系中，MP3音频播映文件寄存在SD卡上，语音辨认要害词也寄存在SD卡上，这样能够很方便地更改要辨认的要害词，而不需求更改程序内容。主控STM32将MP3数据顺次从SD卡读出来，送入LD33 20芯片内部，这样就能够从芯片的相应的引脚输出声响。SD卡硬件衔接如图3所示。SD卡与STM32经过SPI办法进行通讯。将SD卡片选信号CS、数据输入信号DI、数据输出信号DO、时钟信号SCLK别离与STM32的PC11、PD2、PC8、PC12引脚衔接。
1．4 传感器模拟信号输入模块
传感器模拟信号是操控体系的输入信号源。传感器把非电量的物理量变成电量后并不必定合适A／D转换器直接运用，还必须经过扩大、滤波、阻隔及保护措施，才干送给单片机。单片机经过检测这些传感器信号来判别体系的温度、湿度等是否满意用户的要求。以车内温度传感器为例剖析，温度信号收集硬件衔接图如图4所示。本体系选用NTC公司的高精度车内温度传感器Rntc，Rntc和电阻R0分压后输入到单片机。Rntc电阻值能够近似地用如下公式表达：
其间，R1为绝对温度下T1时的电阻值，T为要检测的温度，Rntc为该温度下的电阻值，B值反映了温度改变与阻值改变的联系。单片机信号输入端得到的电压为：
依据公式(2)电压计算出当时温度传感器的电阻，再由公式(1)计算出要检测的温度。
1．5 压缩机驱动模块
压缩机的动力是由发动机供给的，衔接发动机和压缩机的重要电子部件是电磁离合器。依据轿车空调作业状况和压缩机开关的作业电压，单片机操控继电器吸合或断开，以此操控压塑机电磁离合器的吸合与断开。当蒸发器温度一旦低于设定值，压缩机就中止作业；反之，压塑机坚持正常作业，开端制冷。轿车空调蒸发器便是一个热交换器，经过热交换将进入蒸发器的气体变为凉风，然后到达制冷的意图。操控蒸发器温度是空调自动操控体系的重要任务。
1．6 风门电动机驱动模块
轿车空调伺服电机选用直流电动机。伺服电机依据功用分为表里循环电动机、混合风门电动机、形式风门电动机。电机选用两个TA8083F系列芯片驱动，每个芯片能够驱动两个伺服电机。该芯片的输入端口能够直接和单片机衔接，STM32单片机的PE0～PE3引脚别离与驱动芯片DI1A、DI2A、DI1B、DI2B引脚相衔接。其硬件电路如图5所示。
依据输入信号的不同，电机作业状况也不同，具体的作业状况如表1所列。
1．7 鼓风机驱动模块
鼓风机驱动电路如图6所示。用四合一集成运算扩大器LM2902将单片机的PWM输出信号T050扩大，经扩大后的信号Blwc传送给风机调速模块，然后调理鼓风机的转速。单片机输出信号Blowoff control作为操控鼓风机的开关信号。2SC2412作为操控鼓风机作业的开关。当单片机输出高电平时，2SC2412导通，鼓风机中止作业；当单片机输出低电平时，2SC2412反向截止，鼓风机正常作业。
1．8 后除霜驱动模块
前、侧挡风玻璃上的霜层通常是经过在轿车空调体系的风道中，调整形式风门的方位，运用空调体系中发生的暖气(或活动的空气)，到达铲除结霜的意图。对后挡风玻璃的除霜，常选用除霜热线。除霜热线是把数条电热线(镍铬丝)均匀地粘在后窗玻璃内部，各线两头相接，构成并联电路。当两头加上电压后，电热线就会升温而加热玻璃，然后到达避免或铲除霜层的意图。后除霜操控电路如图7所示。IG2为轿车空调电源，单片机输出信号Defr经过三极管NIF5002N来操控继电器的通断，然后操控除霜热线的通断，来到达后除霜的意图。
2 体系软件规划
本体系软件规划选用C言语开发，用Keil uVision4软件进行编译。开发进程依照模块化分块进行，体系的首要模块包含语音辨认模块、语音播映模块、SD卡模块以及空调操控模块。
2．1 语音辨认模块
语音辨认模块选用中止的办法进行作业，其作业流程大致为芯片初始化、写入辨认列表、开端辨认、中止呼应并获取辨认成果。语音辨认流程如图8所示。在初始化程序里，首要完结软复位、形式设定、时钟频率设定和FIFO设定。在写入辨认列表之前，首要要读取寄存器B2的值，查看LD3320是否处于闲暇状况；然后，把辨认语音列表信息写入LD3320的05和B9寄存器中，每个辨认条目是标准普通话的汉语拼音(小写)，每两个汉语拼音之间用一个空格间隔。在完结添加语音辨认列表后，设定寄存器35的值为45H。此处设定的值越大，代表麦克的音量越大，辨认间隔也越远，可是或许发生较多的误辨认；值越小代表麦克的音量越小，需求近间隔说话才干发动语音辨认功用，辨认率也高。设定寄存器37值为06H，发动语音辨认，即可开端语音辨认。假如麦克风收集到声响，不论是否辨认出正常成果，都会发生一个中止信号。进入中止函数后，首要清零寄存器29和寄存器02；然后，查看B2寄存器是否为0x21。若值为0x21，标明闲，能够检测2B的值；若为1，标明语音辨认有成果发生。寄存器BF读到数值为0x35，能够确定是一次语音辨认流程正常完毕。寄存器BA标明语音辨认有几个辨认候选成果。最终，能够读取寄存器C5，获取辨认成果。
2．2 语音播映模块
语音播映的软件规划流程包含通用初始化、MP3播映初始化、播映音量调理、开端播映声响以及中止呼应。通用初始化时，首要接连读取寄存器06，相当于激活了芯片；然后，按次序设置相关寄存器的值。MP3播映初始化时，首要要设置寄存器BD的值为02H，发动MP3播映模块；然后，向寄存器17写入48H，激活DSP。语音播映模块的音量分为16级，用4位二进制标明，这儿需求设置寄存器8E的第2～5位的值来调理播映音量。当播映语音时，首要需求清零，开端播映方位。将寄存器1B的第3位设为1，然后履行循环。当播映条件为真时，次序将MP3数据放入寄存器01(每次1个字节)，播映方位值添加1。当寄存器06的第3位等于0或许播映方位小于MP3文件的总长度时，就跳出循环。比及芯片播映该段后会宣布中止请求，而中止函数会不断接纳数据，直到FIFO-DA-TA装满或声响数据完毕。
2．3 SD卡模块
此模块分为SD卡初始化和SD卡数据读取。SD卡初始化时，在发送CMD指令之前，在片选有用的状况下，首要要发送至少74个时钟，不然将有或许呈现SD卡不能初始化的问题。然后，就能够发送复位指令CMD0。发送复位指令后等候8个时钟周期，进入SPI总线形式，接着发送CMD1指令。假如正确接纳呼应信号，标明SD卡初始化完结，能够承受后续读写指令。初始化完结后，发送CMD17读指令。判别呼应值是否全为0，然后，判别接纳数据开端令牌是否为0xfe，假如是，就能够接纳正式数据和CRC码。
2．4 空调操控模块
空调操控模块首要包含信号收集模块、风门电机操控模块、鼓风机操控模块、压塑机操控模块、后除霜操控模块5个子模块。空调操控流程如图9所示。首要，进行体系的初始化。若焚烧开关正常发动，信号收集模块开端收集传感器数据，依据收集到的数据，判别是否满意风机发动条件。若满意条件，则设置风机PWM占空比，从而调理风量的巨细。当风量巨细满意要求时，接下来就要判别是否满意压缩机的发动条件。若满意条件，发动压缩机；假如不满意条件，则判别风门方位是否满意条件。假如不满意条件，则调理风门电机滚动，直到满意条件。最终，判别是否满意除霜条件，若满意则发动后除霜继电器。
在软件规划上，选用了指令冗余、软件圈套和重复设置各种作业办法操控字等办法，消除搅扰。运用“Watchdog”定时器，实时监测程序的作业；运用CPU运算与操控功用，选用算术平均法，完结数字滤波，消除传感器通道的千扰信号。
结语
本文介绍了依据语音辨认的轿车空调操控体系，别离对硬件电路和软件规划进行了具体的介绍。本体系开发成本低、性能优越，体系测验标明，本体系具有必定的运用价值，能够用于中低档轿车。
