基于无线通话技术的车载语音对话系统设计

王怀德　王先早　宋建伟　唐连宇　姜庆标

【摘 要】为减少因为双方或多方车主因为无法沟通而导致的交通事故，设计了一种驾驶员可以随时与附近车辆驾驶员进行通话的语音对话系统。该系统以stm32单片机为基础，结合无线通信等技术构成车载语音对话系统。设计应用于此系统的程序语言，借助该系统，将周围车辆的车牌快速显示在OLED显示屏上，驾驶员即可与周围车辆驾驶员进行语音对话，以预防因无法沟通而导致的交通事故。

【关键词】stm32单片机;无线发送、接收;即时语音对话;OLED显示

中图分类号： V267 文献标识码： A 文章编号： 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

本課题的研究目标是设计出一种可放在车上，使驾驶员可以随时与附近车辆驾驶员进行通话的语音对话系统。此系统旨在使司机可以互相沟通，减少误解的产生，可以有效地减少交通事故的发生。此外，驾驶员遇到紧急状况可以向周围的车辆寻求帮助，也可通过此系统提醒附近出现问题车辆的驾驶员。

就语音对话系统，国内外目前的语音对话系统都是朝着语音识别，人机对话这两个方向发展的，并且取得了显著的成绩。我们这个项目是针对多车之间的对话，目前国内外还未有关于车载语音对话系统（车与车）的研究。由于其他车载语音技术发展较成熟，我们的项目会较容易展开。

此系统应用前景广泛，具有较大的社会和经济效益。

1 系统整体结构方案

本车载语音对话系统，主要由电源模块、显示与按键模块、信号处理模块、信号收发模块、USB模块、中央处理模块组成。

电源由电池或USB提供，该模块是系统的供电装置，保证系统供电的稳定性。信号处理模块是由芯片TLV320AIC23组成，其将音频信号处理给中央处理模块。信号收发模块由芯片NRF24L01组成，其可以接收并发送中央处理单元的信号。显示与按键模块是由显示屏（OLED）与按键组成，是用户直接操作的模块。USB模块包括USB-MINI和CH340G芯片组成。中央处理模块是由STM32F103C8T6组成。

本文的基于无线通话技术的车载语音对话系统框架组成如图1所示。

2 系统硬件设计方案

2.1 语音对话单元设计

NRF24L01芯片与TLV320AIC23芯片是本系统的语音对话单元的核心。NRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4至2.5GHzISM频段，其输出功率和通信频道可通过程序进行配置;该芯片能耗低但功能强大，适用于多种无线通信的场合。TLV320AIC23芯片是一款高性能立体声音频编解码器，支持MIC和LINE IN输入，本系统采用MIC输入。其高度集成在芯片内部的数模转换和模数转换采样技术先进，且功耗低。将此两个芯片与单片机相连，通过软件编程控制，可实现语音对话功能。

2.2 系统电源单元设计

本系统有两种供电方式，一是3V纽扣电池供电，二是USB供电。供电模块使用TPS61202和AMS1117芯片，TSP61202芯片是高性能升压芯片，单个芯片即可完成升压式电源，AMS1117芯片是一个正向低压降稳压器。纽扣电池供电，为3V电源，先使用TPS61202芯片3V电压转化为5V，再通过AMS1117芯片使5V电压转化为3.3V;USB供电，为5V电源，使用AMS1117-3.3芯片使5V转换到3.3V;这样，两种方式都可以满足系统5V与3.3V电压的需求。

2.3 USB转串口单元设计

该部分主要是CH340G芯片。该芯片是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口。本系统使用此芯片，烧录程序，将由KILE编写的程序烧录到STM32单片机中，完成软硬件结合。

2.4 单片机单元设计

本系统使用的是STM32F103C8T6芯片。该芯片是一款应用广泛，高性能32位单片机，具有速度快，成本低，功耗低等特点;其存储器容量以及IO接口足以满足系统所需的各种功能。

3 系統软件设计方案

3.1 软件设计模块

本系统的程序四大模块：主程序模块，OLED显示模块，AIC23B音频处理模块，NRF24L01无线传送模块。系统一开始系统初始化，进入主程序，主程序（下转第15页）（上接第8页）流程图如图2所示。

3.2 通信功能实现（代码）

车牌收发程序代码

//发送模式，接收模式使用按键切换

RF24L01_Set_Mode（ MODE_TX ）;//NRF24L01处于发送模式

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

/*下面为NRF24L01接收c1数据包，存在数组d1中*/

i=NRF24L01_RxPacket（d1）; //i为判断是否接收到信号的变量

if（0！= i）

{ /*OLED_ShowCHinese显示汉字，OLED_ShowString显示字符*/

OLED_ShowCHinese（0，5，确认 返回）;//

OLED显示内容为确认返回OLED_ShowCHinese（28，2，30+d1[0]）;//下面为OLED显示车牌号的省份缩写

OLED_ShowString（44，2，k1，16）;//显示车牌后五位

}

else//如果没有接收的信号

{OLED_ShowString（8，3，"NO CALL OBJECT"）; //显示无通话对象

OLED_Clear（）;//清屏

}

4 结语

本文通过建立车与车之间的对话系统，当驾驶员需要了解周围车况时，可即在显示屏上选取所要沟通的车辆，通过无线通话技术与所选车辆驾驶员进行交流，有利于驾驶员对道路车况路况的实时掌控，为驾驶员预防因沟通不便而引起的交通事故;同时此系统还可以使驾驶员在车辆出现危险可以及时向附近车辆进行求助。本文所描述的系统还处于非常原始阶段，当研究进一步加深后，可以在此系统中加入更多功能，比如人机对话，连接互联网等。

【参考文献】

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