基于無線通話技術的車載語音對話系統(tǒng)設計

王懷德　王先早　宋建偉　唐連宇　姜慶標

【摘 要】為減少因為雙方或多方車主因為無法溝通而導致的交通事故，設計了一種駕駛員可以隨時與附近車輛駕駛員進行通話的語音對話系統(tǒng)。該系統(tǒng)以stm32單片機為基礎，結合無線通信等技術構成車載語音對話系統(tǒng)。設計應用于此系統(tǒng)的程序語言，借助該系統(tǒng)，將周圍車輛的車牌快速顯示在OLED顯示屏上，駕駛員即可與周圍車輛駕駛員進行語音對話，以預防因無法溝通而導致的交通事故。

【關鍵詞】stm32單片機;無線發(fā)送、接收;即時語音對話;OLED顯示

中圖分類號： V267 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）33-0007-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.003

Design of Vehicle Voice Dialogue System Based on Wireless call Technology

WANG Huai-de WANG Xian-zao SONG Jian-wei TANG Lian-yu JIANG Qing-biao

（School of Automotive & Rail Transit， Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 210000，China）

【Abstract】In order to reduce traffic accidents caused by the inability of two or more car owners to communicate， a voice conversation system is designed in which drivers can communicate with drivers of nearby vehicles at any time. The system is based on stm32 single chip microcomputer and combines wireless communication technology to form a vehicle-mounted voice dialogue system. The program language applied to this system is designed. With the help of this dialogue system， the license plates of the surrounding vehicles are quickly displayed on the OLED display screen. The drivers use wireless communication technology to conduct real-time voice dialogue with the drivers of the surrounding vehicles to prevent traffic accidents caused by communication failure.

【Key words】Stm32 single chip microcomputer; Wireless transmission and reception; Instant voice conversation; OLED display

0 引言

本課題的研究目標是設計出一種可放在車上，使駕駛員可以隨時與附近車輛駕駛員進行通話的語音對話系統(tǒng)。此系統(tǒng)旨在使司機可以互相溝通，減少誤解的產(chǎn)生，可以有效地減少交通事故的發(fā)生。此外，駕駛員遇到緊急狀況可以向周圍的車輛尋求幫助，也可通過此系統(tǒng)提醒附近出現(xiàn)問題車輛的駕駛員。

就語音對話系統(tǒng)，國內(nèi)外目前的語音對話系統(tǒng)都是朝著語音識別，人機對話這兩個方向發(fā)展的，并且取得了顯著的成績。我們這個項目是針對多車之間的對話，目前國內(nèi)外還未有關于車載語音對話系統(tǒng)（車與車）的研究。由于其他車載語音技術發(fā)展較成熟，我們的項目會較容易展開。

此系統(tǒng)應用前景廣泛，具有較大的社會和經(jīng)濟效益。

1 系統(tǒng)整體結構方案

本車載語音對話系統(tǒng)，主要由電源模塊、顯示與按鍵模塊、信號處理模塊、信號收發(fā)模塊、USB模塊、中央處理模塊組成。

電源由電池或USB提供，該模塊是系統(tǒng)的供電裝置，保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。信號處理模塊是由芯片TLV320AIC23組成，其將音頻信號處理給中央處理模塊。信號收發(fā)模塊由芯片NRF24L01組成，其可以接收并發(fā)送中央處理單元的信號。顯示與按鍵模塊是由顯示屏（OLED）與按鍵組成，是用戶直接操作的模塊。USB模塊包括USB-MINI和CH340G芯片組成。中央處理模塊是由STM32F103C8T6組成。

本文的基于無線通話技術的車載語音對話系統(tǒng)框架組成如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計方案

2.1 語音對話單元設計

NRF24L01芯片與TLV320AIC23芯片是本系統(tǒng)的語音對話單元的核心。NRF24L01是單片射頻收發(fā)芯片，工作于2.4至2.5GHzISM頻段，其輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置;該芯片能耗低但功能強大，適用于多種無線通信的場合。TLV320AIC23芯片是一款高性能立體聲音頻編解碼器，支持MIC和LINE IN輸入，本系統(tǒng)采用MIC輸入。其高度集成在芯片內(nèi)部的數(shù)模轉換和模數(shù)轉換采樣技術先進，且功耗低。將此兩個芯片與單片機相連，通過軟件編程控制，可實現(xiàn)語音對話功能。

2.2 系統(tǒng)電源單元設計

本系統(tǒng)有兩種供電方式，一是3V紐扣電池供電，二是USB供電。供電模塊使用TPS61202和AMS1117芯片，TSP61202芯片是高性能升壓芯片，單個芯片即可完成升壓式電源，AMS1117芯片是一個正向低壓降穩(wěn)壓器。紐扣電池供電，為3V電源，先使用TPS61202芯片3V電壓轉化為5V，再通過AMS1117芯片使5V電壓轉化為3.3V;USB供電，為5V電源，使用AMS1117-3.3芯片使5V轉換到3.3V;這樣，兩種方式都可以滿足系統(tǒng)5V與3.3V電壓的需求。

2.3 USB轉串口單元設計

該部分主要是CH340G芯片。該芯片是一個USB總線的轉接芯片，實現(xiàn)USB轉串口。本系統(tǒng)使用此芯片，燒錄程序，將由KILE編寫的程序燒錄到STM32單片機中，完成軟硬件結合。

2.4 單片機單元設計

本系統(tǒng)使用的是STM32F103C8T6芯片。該芯片是一款應用廣泛，高性能32位單片機，具有速度快，成本低，功耗低等特點;其存儲器容量以及IO接口足以滿足系統(tǒng)所需的各種功能。

3 系統(tǒng)軟件設計方案

3.1 軟件設計模塊

本系統(tǒng)的程序四大模塊：主程序模塊，OLED顯示模塊，AIC23B音頻處理模塊，NRF24L01無線傳送模塊。系統(tǒng)一開始系統(tǒng)初始化，進入主程序，主程序（下轉第15頁）（上接第8頁）流程圖如圖2所示。

3.2 通信功能實現(xiàn)（代碼）

車牌收發(fā)程序代碼

//發(fā)送模式，接收模式使用按鍵切換

RF24L01_Set_Mode（ MODE_TX ）;//NRF24L01處于發(fā)送模式

RF24L01_Set_Mode（ MODE_RX ）; //NRF24L01處于接收模式

/*下面為NRF24L01接收c1數(shù)據(jù)包，存在數(shù)組d1中*/

i=NRF24L01_RxPacket（d1）; //i為判斷是否接收到信號的變量

if（0！= i）

{ /*OLED_ShowCHinese顯示漢字，OLED_ShowString顯示字符*/

OLED_ShowCHinese（0，5，確認 返回）;//

OLED顯示內(nèi)容為確認返回OLED_ShowCHinese（28，2，30+d1[0]）;//下面為OLED顯示車牌號的省份縮寫

OLED_ShowString（44，2，k1，16）;//顯示車牌后五位

}

else//如果沒有接收的信號

{OLED_ShowString（8，3，"NO CALL OBJECT"）; //顯示無通話對象

OLED_Clear（）;//清屏

}

4 結語

本文通過建立車與車之間的對話系統(tǒng)，當駕駛員需要了解周圍車況時，可即在顯示屏上選取所要溝通的車輛，通過無線通話技術與所選車輛駕駛員進行交流，有利于駕駛員對道路車況路況的實時掌控，為駕駛員預防因溝通不便而引起的交通事故;同時此系統(tǒng)還可以使駕駛員在車輛出現(xiàn)危險可以及時向附近車輛進行求助。本文所描述的系統(tǒng)還處于非常原始階段，當研究進一步加深后，可以在此系統(tǒng)中加入更多功能，比如人機對話，連接互聯(lián)網(wǎng)等。

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