Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками
Если диод не будет мигать после произнесения слова «компьютер», то либо попробуйте повторить это слово громче, либо начните сначала – наберите «01» а затем «Т».
Продолжайте введение образцов новых слов в УРР. Для второго слова нажмите «02» и затем «Т». Напомню, что устройство способно запомнить 40 слов. Понятно, что нет необходимости вводить все 40 слов. Введите необходимое вам количество слов и перейдите к следующему этапу.
Проверка функции распознаванияПроизнесите одно из ранее запомненных слов в микрофон. На цифровом индикаторе должен высветиться соответствующий номер. Допустим, ключевое слово «директория» было введено под номером 25. Соответственно, произнесение слова «директория» должно вызвать зажигание цифры 25 на цифровом индикаторе.
Коды ошибок• 55 = слишком длинное слово
• 66 = слишком короткое слово
• 77 = соответствующего слова не найдено
Очистка памятиВы можете удалять отдельные записи ключевых слов путем набора номера слова и кнопки CLR. Для полной очистки памяти необходимо набрать 99 и кнопку CLR.
Особенности ИС HM2007ИС HM2007 для распознавания речи представляет собой однокристальную ИС КМОП-структуры высокой степени интеграции. В ИС имеется аналоговый вход, анализатор голоса, блок распознавания и блок контроля системных функций. ИС может использоваться самостоятельно или под управлением ЦПУ.
Характеристики• Однокристальная ИС для распознавания речи КМОП-структуры высокой степени интеграции
• Распознавание речи конкретного источника
• Поддержка внешней ОП
• До 40 распознаваемых ключевых слов
• Максимальная длина слова 1,92 с
• Возможность подключения микрофона
• Возможность работы в ручной моде и под управлением ЦПУ
• Время реагирования менее 300 мс
• Напряжение питания 5 В
Конструкция устройстваУстройство РР можно изготовить на основе готового набора деталей, поставляемого Images Company (см. список деталей в конце этой главы). Принципиальная схема приведена на рис. 7.1. Монтаж деталей удобно осуществлять на печатной плате.
Рис. 7.1. Схема устройства распознавания речи
Припаяйте выводы клавиатуры к печатной плате согласно рис. 7.2. Клавиатура имеет семь проводников, которые соединяются с ИС HM2007 на печатной плате. Каждый вывод клавиатуры соотносится с соответствующим выводом ИС HM2007.
Рис. 7.2. Распайка клавиатуры для УРР
На рис. 7.3. изображено расположение деталей на печатной плате со стороны компонентов. На рис. 7.4 изображено УРР в сборе.
Рис. 7.3. Вид сверху расположения деталей на печатной плате
Рис. 7.4. Устройство РР в сборе
Устройство РР, независимое от говорящего
Демонстрационная схема УРР позволяет производить эксперименты по распознаванию речи как в зависимости, так и независимо от говорящего. Обычно система настраивается под конкретного человека в предположении, что он будет ее использовать.
Мы можем использовать другой способ и «обучить» систему реагировать относительно независимо от говорящего. Для достижения этой цели мы будем использовать четыре модели «обучения» для каждого командного ключевого слова.
Для упрощения последующей цифровой обработки сообщений используем следующую логику. Для обозначения ключевого слова мы будем использовать только первую цифру (младший разряд) на цифровом индикаторе.
Таким образом, модели «01», «11», «21» и «31» будут распознаваться как одно и то же ключевое слово. Поскольку учитывается только младший разряд, то во всех случаях распознаваемое слово будет обозначаться как «1». Аналогично, модели «04», «14», «24» и «34» будут соответствовать ключевому слову «4».
Проблемы могут возникнуть при распознавании кодов ошибок.
• 55 = слишком длинное слово
• 66 = слишком короткое слово
• 77 = соответствующего слова не найдено
В использованной логике эти коды будут интерпретироваться как ключевые слова «5», «6» и «7» соответственно. Для решения проблемы существуют два пути. Первый способ использует специальную логическую схему (см. рис. 7.5), которая выдает сигнал высокого уровня при появлении цифр 5, 6 или 7 в старшем разряде, который является сигналом блокировки. Такая схема выдает сигнал высокого уровня на линию при появлении цифр 5,6 или 7, который интерпретируется интерфейсом как сигнал запрета. Другой путь решения проблемы предполагает использование PIC микроконтроллера для чтения 8-разрядного кода с выхода УРР. Любое значение более 40 будет интерпретироваться как ошибка и соответственно игнорироваться. Мы не приводим здесь схемы интерфейса для PIC микроконтроллера, поскольку для любого, умеющего работать с PICBASIC программатором и PIC ИС (см. гл. 6), это не составит большого труда. В гл. 15 мы используем встроенный PIC в схеме УРР, используемого в устройстве управления рукой робота.
Рис. 7.5. Детектор ошибки на основе состояния старшего полубайта BCD
8-битный код на выходе ИС 74LS373 является кодом с фиксацией состояния. Этот код не представляет собой обычный байт (8 двоичных разрядов), но является двумя 4-битными двоично-десятичными кодами (полубайт). В таблице 7.1 приведено соответствие между двоично-десятичным кодом и стандартным двоичным числом.
Как вы можете заметить, до числа 10 двоичный и двоично-десятичный коды совпадают. На числе 10 в двоично-десятичном коде единица «перепрыгивает» в старший полубайт, а младший полубайт обнуляется. В простом двоичном коде подобная операция (перенесение единицы в старший полубайт и обнуление младшего) осуществляется на числе 16. Если вход компьютера настроен на чтение двоичных чисел, то при подаче двоично-десятичного кода возникнут ошибки.
Таблица 7.1Проект 2: Схема интерфейса
Основой схемы интерфейса является дешифратор 4028. ИС 4028 считывает двоично-десятичный код логики низкого уровня с выхода ИС 74LS373, расположенной на плате УРР, и выдает соответствующие сигналы высокого уровня (см. таблицу соответствий 7.2).
Принципиальная схема интерфейса изображена на рис. 7.6. Входы A,B,C, и D ИС 4028 подключены к нижнему полубайту двоично-десятичного кода ИС 74LS373. Когда я разобрал радиоуправляемую модель автомобиля, то обнаружил несколько проводов, которые при подаче питающего напряжения обеспечивают основные функции движения. Робот-автомобиль имеет четыре режима движения: движение вперед, поворот направо, поворот налево и задний ход.
Рис. 7.6. Схема интерфейса переделанной модели автомобиля
Таблица 7.2. Таблица истинности ИС 4028
Каждый режим движения обеспечивается соответствующим включением двигателя или комбинации двигатель-соленоид. Управление включением может осуществляться с помощью NPN транзистора. К выходам ИС 4028, обозначенным Q1-Q4, подключены четыре транзистора, которые осуществляют необходимое управление.
Для наглядности иллюстрации на рис. 7.6 показан только один NPN транзистор, соединенный с выходом Q1 и управляющий работой двигателя. Модель радиоуправляемого автомобиля, которую я использовал, уже снята с производства. Тем не менее подойдет любая недорогая модель подобного радиоуправляемого автомобиля, поскольку они работают аналогично. Снимите схему радиоуправления с автомобиля. Останется провод управления работой двигателя, который для запуска двигателя должен быть соединен с источником питания или с землей. Повороты автомобиля обычно осуществляются недорогими соленоидами. Проверьте провода поворотных соленоидов для определения типа управления (подача напряжения питания или заземление).
Ручные станции Walkie-talkie
У компании Radio Shack имеется в продаже большой ассортимент недорогих ручных станций Walkie-talkie. Поскольку для нормальной работы УРР расстояние до микрофона не должно превышать 30 см, использование пары ручных станций Walkie-talkie позволит значительно увеличить радиус управления роботом-платформой, использующей УРР. Выход громкоговорителя станции соединен с выводом 46 ИС HM2007 через разделительный конденсатор С1, который блокирует протекание постоянного тока от станции.
Акустическая связь
Если вы не хотите разбирать станцию и спаивать проводниками УРР и Walkie-talkie непосредственно, то можете попробовать использовать акустическую связь.
Для этой цели вы должны скрепить микрофон из набора УРР и громкоговоритель станции. Для уменьшения влияния посторонних шумов необходимо поместить микрофон и громкоговоритель в отдельную коробку.
«Обучение» и управление роботом-передвижкой
При использовании Walkie-talkie процесс «обучения» командным словам УРР, установленного на передвижной платформе, необходимо осуществлять также с использованием Walkie-talkie. Подключение интерфейса не нарушает работы бортового цифрового индикатора, поэтому он может быть использован для проверки точности распознавания записанных команд. Определите радиус действия станций Walkie-talkie. Не допускайте перемещений платформы за границы этого радиуса, в противном случае вы будете бежать за платформой, выкрикивая «стоп, стоп!» в микрофон станции. Управление роботом напоминает просто процесс общения и производит сильное впечатление.
