智能电子技术在现实生活中的智能家居电子产品中得到广泛应用。特别是计算机技术、网络通信技术、信息控制技术的迅猛发展与提高，促使家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。智能家电通过处理电子技术， 来集成或控制家中的电子电器产品，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家电相比， 智能家电不仅具有传统的家电功能， 还能根据人们的语音指挥， 由原来的被动静止结构转变为具有主动识别语音执行的智慧工具， 优化人们的生活方式， 帮助人们有效安排时间， 增强家居生活的安全性、舒适性。本文通过对传统的家庭照明系统、电扇和电视机进行改造， 使其成为具语音识别功能的智能家电，由于条件限制此次设计的智能控制系统由驱动LED显示来进行仿真实现。
语音模块
语音输出电路如图所示，其中VDDH为参考电压，VSS是系统的模拟地。音频信号由SPCE061A 的DAC引脚输出送到电路的J4端，通过音量电位器R9的调节端送到集成音频功率放大器SPY0030，经音频放大后，音频信号从SPY0030输出经J2 端口外接扬声器播放声音。 SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图中的SPY0030是凌阳的一款音频放大芯片，可以工作在2.4~6V范围内，最大输出功率可达700mW。 J5 都是语音输出接口，；是两针的插针外接喇叭，由DAC 输出引脚经语音集成。
放大器SPY0030 放大，然后输出。SPY0030 是音频功率放大器。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象称为三极管的放大作用。经过电流与电压的共同放大，就完成了功率放大。R14为可调电阻，当调节阻值大小事，即调节了基极的输入信号，最终影响的就是输出信号即语音输出音量的大小。SPY0030的放大倍数固定为20倍。
语音输入电路如图所示，其中VMC提供传声器的电源，AVSS1是系统的模拟地，VCM为参考电压，1脚和2脚分别是传声器X1的正极、负极的输入引脚，连接SPCE061A的MICP、NICN管脚上。当对着传声器讲话时，1脚和2脚将随着传声器输入的声音产生变化的波形，并在SPCE061A的两个端口处形成两路反相的波形，送到SPCE061A控制器内部的运算放大器进行音频放大，经过放大的音频信号，通过ADC转化器转化为数字量，保存到相应的寄存器中。 SPCE061A的A/D转换器有8个通道，其中有1个通道是MIC-NI输入，它专门用于对语音信号进行采样。语音信号经过MCI转换成电信号，然后输入至SPCE061A内部前置放大器。由于人们说话时，麦克风距离嘴边的距离不同，语音信号的能量将会有很大的差异，此时，如果芯片的的输入信号太大或是太小都将影响识别的精度。而SPCE06lA内部就带有自动增益控制电路AGC能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平，当输入信号增大时AGC电路自动减小放大器的增益；当输入信号减小时，AGC电路自动增大放大器的增益，从而以补偿太小或是太大的信号，以便使进入户A/D的信号保持在最佳电平，又可使削波减至最小。 SPCE061A芯片中已经集成了音频输入专用ADC以及AGC放大电路，因为此芯片外部的电路比较简单。
MICP和MICN将随着MIC产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相波形，在经过两级运放放大，把放大的语音信号交给ADC转换为数字量，这时就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，进行语音处理识别等功能。 正如我们在前面介绍的61 板具有强大的语音处理功能，如图3-8所示，X1 是语音的MIC 输入端，带自动增益（AGC）控制。
SPR4096外扩Flash模块
在本系统中，当我们对系统进行训练、识别、操作时，有一些语音提示，由于SPCE061A内部只有32k字的flash空间，除了一部分空间作为程序的存储之后，剩下的用来存储语音数据时远远不够的，于是系统外扩了flash。SPR4096与SPCE061A的连接方式为：SCK与SPCE061A的IOB0接，SDA与SPCE061A的IOB1口接。SPR4096按串行接口模式工作，要把CF2~CF0均接高电平。CF7为低电平时选中FLASH，高电平时选中SRAM。 SPR4096是一个高性能的4M-bit（512&TImes;8-bit）FLASH，分为256个扇区。每个扇区2Kbyte。SPR4096还内置了以个4K&TImes;8bit的SRAM。在进行FLASH的编程/擦除时，可以并发执行SRAM的读/写。SPR4096内置了一个总线存储器接口和一个串行接口，它允许单片机通过8-bit并行模式或者1-bit的串行模式访问FLASH/SRAM存储区。 SPR4096串行接口的工作频率可达到5MHz。SPR4096有两个电源输入端VDDI和VDDQ。VDDI是给内部FLASH和控制逻辑供电的；VDDQ是专门为I/O供电的。
供电电压VDDQ:2.25V~3.6V。SPR4096最大读电流为2mA，最大编程/擦除电流为6 mA 。SPR4096模块包括总线存储接口，串行接口，SRAM，编程与擦除控制器和一个4M的FLASH。选择串行接口时，SCLK作为时钟信号线，SDA作为1-bit的数据线。如果接收到FLASH的读指令或者SRAM的读/写指令，串口会把这些指令传给编程和擦除控制器，让编程和擦除控制器去完成相应操作。 串行接口模式的选中是通过CF2~CF0来实现的。当CF2~CF0均接高电平时，选中的就是串行接口模式，在串行接口模式下，CF7为低电平时选中FLASH，高电平时选中SRAM。该芯片有SIF（Serial Interface）和BMI（Busmenory Interface）两种工作方式，但DIP24只支持SIF方式。
系统电源电路设计
SPCE061A采用低电压供电方式，这可以大大降低芯片的功率损耗。其中，SPCE06lA的电源分两种，即内核电源（VDD）和I/O口电源（VDDH）。I/O口电源采用5V电压，而内核电源则为3.3V或者更低。降低芯片内核电压的目的主要还是降低芯片的功耗，同时也可以降低芯片的工作温度，延长芯片使用寿命。尽管这种语音芯片的工作电压范围很大，但是为了使芯片内核运行更加稳定，同时又保证I/O口及外部扩展部件的工作电压要求，电源电路采用芯片7805和SPY0029分别提供5V和3.3V电压完成对整个系统供电。 7805芯片电路中正常工作是，输入、输出电压差为2～3V。电路中靠近引脚处接入电容C40、C41用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激震荡和抑制电路引入的高频干扰，C39是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
6是保护二级管，当输入端短路时，给输出电容器C39一个放电通路，防止C39两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。
控制与结果显示电路
键盘模组可直接用排线与61单片机I/O口相连。1*8KEY 的8 列分别定义为COL1~COL8，1 行定义为ROW1。如图3-11所示。 按键分别和SPCE061A的IOA0~IOA7相连，他们的作用分别为1个系统开关键，1个系统复位键，1个单个命令训练按键，1个所有语句循环训练按键，剩余4个初步设定为LCD功能控制按键。每个按键的按下与抬起都会送给IOA口一个电压值，当按键按下使相应的IOA口得到一个高电压。相反，则为低电压。单片机则根据IO口的电压值进行相应的操作。
LED模组
利用LED显示来测试是否达到控制电器目标。利用数码管显示数字的不同来模拟验证是否能达到对家用电器的控制。 LED和LCD电路作为系统的显示部分，以显示当前的系统状况及识别结果以便检验实验结果和提示用户进行下一步操作。LCD部分在实验阶段可不接入。 计划采用内置SPLC0501点阵式图形液晶显示模块由液晶驱动控制器SPLC501、LCD显示器和外部设备的接口等几部分组成，液晶驱动控制器SPLC501集行、列驱动器、显示数据存储器（DDRAM，Display Data RAM）和控制器与一体，广泛用于小规模液晶显示模块。内置SPLC501点阵式图形液晶显示模块的管脚排列和SPEC061A接线方法如图所示。
虽然实现了语音控制家用电器，但是总的来说系统界面不是很友好。为此，我们可以充分利用计算机和通信技术，并用VB等软件开发友好的管理界面，将数据和其他信息通过计算机统一进行管理和控制。 随着经济的发展，人们物质文化需求日益增长，智能家居系统必将受到人们的青睐。它能大大提高人们的生活品质，为人们带来高度智能化的生活。相信这种界面友好功能强大的单片机系统会有广阔的应用和发展前景。
目前制造业市场上，工业机器人具有相当大的市场潜力，要使工业机器人真正应用于生产线上的各个方面，满足人们日益增长的需求，就离不开高性能的语音识别控制系统。随着计算机软硬件技术、半导体技术、电子技术、通讯技术等的飞速发展人类已经进入后PC时代。语音识别技术得到了迅猛发展， 支持语音识别的各种产品纷纷面世。人类实现了语音命令控制空调、电视、灯光、自动窗帘等的使用，让人们的生活“随音所欲”，更加舒适，更加便捷。基于凌阳16位SPCE061A单片机设计了一个具有语音识别功能的机器人。在经过训练后使机器人对训练人的命令做出应答，完成跳两首舞曲、走步、转向、转头、发射飞盘等动作。
语音识别可划分为训练和识别两个过程。在第一阶段，语音识别系统对人类的 语言进行学习，把学习内容组成语音库存储起来，在第二阶段就可以把当前输入的语音在语音库中查找相应的词义或语义。凌阳16位SPCE061A单片机内嵌32K字闪存，2K字SRAM，内置10位ADC、DAC，有多达14个的中断源。它的CPU内核采用16位具有DSP功能的微处理器芯片， 而且CPU可最高工作在49MHz的主频下，能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，因此与其他类型的单片机相比，在数字语音处理方面SPCE061A更具有优势。基于SPCE061A设计了一个具有语音识别功能的机器人。经过训练，训练人可使用各种命令让机器人完成许多有趣的动作，使得人机交互更具智能化。
SPCE061A最小系统
SPCE061A最小系统中，含有SPCE061A芯片外围的基本模块，其主要由晶体输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等组成，参看图 4-1。在OSC32O、OSC32I端口接上晶体振荡器和谐振电容，在VCOIN端口接上相对应的电容和电阻后即可工作。在其他不用的VDD端口和GND端口也不能悬空应该接上0.1uF的耦合电容以提高抗干扰能力。 图 4-1 SPCE061A最小系统。
时钟电路设计
日常生活中的钟表、实时时钟延时以及其他与时间相关产品所采用的是32768Hz的实时时钟。在SPCE061A时钟电路中使用的是晶体振荡器，采用频率为32768Hz外接晶体，SPCE061A时钟电路的连线图可参看图。
锁相环电路设计
锁相环（Phase Lock Loop）是将32768Hz的实时时钟（RTC）进行倍频，调整至49.152MHz、40.96MHz、32.768MHz、24.576MHz或20.480MHz的系统时钟Fosc参看图。
电源模块
电源输入端口是61板的能源供应中心，整块板子的电源都是由此提供进去，可采用电池或稳压电源提供5V输入，并且必须至少保证电流在50mA以上，否则会造成系统无法倍频和下载出错。SPCE061A的内核供电为3.3V，由于I/O端口可接3.3V也可以接5V，所以在电源模块中有一个端口电平选择跳线J5用于选择端口电压，电源模块参看图，如下：
由于此系统需要的端口高电平为5V，所以图当中的J5跳线需要跳到1和2上。
放音电路设计
将HM628128A中存储的语音数据顺序取出，解码后，以8kHz的速率进行D/A转换输出，语音数据经电容滤波恢复成原始语音波形，最后用三极管驱动扬声器放音。SPCE061A音频输出共有两个DAC通道，DAC1和DAC2输出的模拟电信号通过DAC1和DAC2引脚输出。DAC的输出范围是0x0000～0xFFFF。DAC1和DAC2的输出数据应写入P_DAC1和P_DAC2单元。上电复位以后，两个DAC均被自动打开，此时会消耗少量的电流（几个毫安）。如若不需要，尽量关闭DAC输出（将P_DAC_Ctrl单元的第一位置为1）。而且DAC的直流电压必须保持平稳地变化，否则可能由于电压的突变引起扬声器产生杂音。为减缓电压的变化幅度，从而输出高质量的音频数据可以采用ramp up/down技术。其应用条件是：被唤醒/上电复位后首次使用DAC时，上电复位功能应在被关闭/进入睡眠状态之前。 放音利用的是SPCE061A内部的DAC，电路参看图 4-8。图中的SPY0030是凌阳公司的产品。和LM386相比，在工作电压上，LM386需在4V以上，而SPY0030仅需2.4V（两节电池）即可工作；在输出功率上，LM386仅在100mW以上，而SPY0030可达700mW。
机器人硬件驱动电路
机器人驱动电路采用功率较大的三极管搭成H桥来驱动电机从而实现电机的正向旋转与电机的反向旋转，本系统中使用H桥驱动的电机包括两个用于走路的电机与一个头部转向的电机。同时用了一个三极管驱动单向旋转的电机，如加速电机与发射电机。
语音处理技术本身就是一门理论性强、实用面广而且难度较大的综合学科。而开发出具有语音功能的单片机也是相当困难的。凌阳unsp系列16位单片机，就是适应这种需求而设计的。凌阳SPCE061A实现语音识别其独特之处在于：硬件电路简单，因为SPCE061A是一款专门为语音信号处理设计的单片机，麦克风和喇叭可以直接接入，接放大电路可不用外接。具有一套高效的指令系统，软件编程容易，有相应的API函数，可直接调用。
