Scarica Tesina maturità su costruzione robot a riconoscimento vocale e più Tesine di Maturità in PDF di Informatica solo su Docsity! 2 Capitolo Il circuito integrato V.E. 1 I.CI Sensory “Voice Extreme”: V.E. I.C. Un circuito in grado di comprendere e parlare comandi vocali. Realizzato partendo da un microcontrollore ad 8 bit tipo RSC-364 che per funzionare necessita solamente di una memoria Flash da 2 MB, di un quarzo e di pochi altri componenti. Il tutto trova posto su un piccolo circuito stampato di circa 4 *4 cm. Comprende parti neutrali. Questo chip V.E. e’ stato prodotto dalla ditta californiana sensory, e viene definito “speech recognition controller”, presentato qui a fianco troviamo il modulo Voice Estreme Module: VEM Questo chip prende il nome di voice extreme I.C. (V.E. I.C.). Si tratta di un microcontrollore a 8 bit che prevede funzionalita’ al livello hardware e software che possono comunicare con pochi componenti esterni, per un completo riconoscimento vocale. Questo chip puo’ , inoltre, registrare e riprodurre messaggi vocali ed e’ dotato di porte di ingresso e di uscita. Esternamente richiede un quarzo e una memoria flash, dove si trova il programma vero e proprio. Nell’ area dati si trovano le variabili, i messaggi vocali campionati dal micro ed i segnali vocali necessari per compiere il riconoscimento vocale. Dentro questo gioiello tecnologico, troviamo anche un interprete c (voice extreme c interpreter), che comprende sia i normali comandi c che una serie di potenti istruzioni della tecnologia ve. I programmi scritti per questo chip devono essere realizzati in c; dopo aver scritto le varie istruzioni, e dopo averle caricate nella memoria flash, queste sono tradotte dall’ interprete in linguaggio macchina ed eseguite nella cpu. Per scrivere un programma in c adatto al ve-ic e per trasferirlo nella memoria flash, la sensory ci fornisce un software per pc ibm compatibili denominato voice extreme ide. 5 Capitolo Sistema di sviluppo per il microcontrollore Sensory V.E. integrato 2 Programmatore Demoboard Voice Extreme Il sistema di sviluppo integrato usato per programmare il nostro modulo avanzato Voice Extreme. Si tratta di una Demoboard/Programmatore indicata per il test del modulo VEM (Voice Extreme Module). Questo modulo implementa il VE-IC nella sua configurazione standard, collegato alla memoria Flash, e rende disponibili tutte le linee in I/O su un connettore strip a passo 2,54 mm (qui sotto è riportata la foto della Demoboard). Occorre precisare che il modulo VEM implementa anche una rete di amplificazione microfonica che andremo ad escudere (rimuovendo una resistenza R7 del modulo) e ad inserire nella Demoboard, ciò ci consentirà di gestire a nostro piacimento il guadagno microfonico (tramite sei ponticelli disponibili sulla Demoboard) in modo da testare e verificare il diverso comportamento del sistema al variare del guadagno. Vediamo ora le risorse messe a disposizione dalla Demoboard, osservando anche il relativo schema elettrico. Troviamo una linea seriale RS232 affidata ad un MAX3232 che ha il compito di traslare i livelli 0-3V allo standard seriale del PC e viceversa. Il Max è 6 collegato da un lato ai pin RCV e XMT del modulo e dall’ altro ad un connettore DB9 femmina. Utilizzeremo la linea RS232 sia per testare le funzioni di comunicazione seriale disponibili nel Voice Extreme sia per trasferire un programma nel Voice Extreme, o per programmare la Flash. La Demoboard prevede un microfono (e una serie di jumper per selezionare il guadagno) e un altoparlante collegato all’uscita DAC-OUT del VE-IC attraverso uno stadio di amplificazione realizzato da un semplice TBA820M. Troviamo poi una serie di pulsanti collegati in modo da fornire una matrice di 5 colonne per 4 righe. Le linee P1.0, P1.1, P1.2 e P1.7 vengono utilizzate per controllare un display a 7 segmenti attraverso un convertitore BCD/7 segmenti tipo 4511. La Demoboard prevede poi un pulsante di Reset collegato al pin RST del VE-IC e un pulsante di Download che va premuto prima di avviare la programmazione del chip. La circuiteria che presiede questo pulsante, basata su un 4051, serve per forzare un impulso di Reset (sul pin RST, attivo basso) e un impulso di Download (sul pin DWN, attivo basso) di durata maggiore quando si preme il pulsante Download. La sezione di alimentazione è composta da un 7805 che genera i 5V necessari al convertitore 4511 e all’amplificatore TBA820M, e da un LM317 che genera una tensione di 3V con cui si alimenta il modulo VEM, il MAX3232 e il 4051. Un led verde indica la presenza della tensione di alimentazione principale che deve essere di 12V regolati e che va applicata al plug tenendo presente che il polo positivo è quello centrale. Presentare attenzione alle resistenze R2 e R3 abbinate all’LM317 che devono avere una tolleranza dell1%. Ultimato il montaggio e prima di inserire il modulo nella Demoboard abbiamo verificato con un tester che la tensione di uscita di U1 sia 3V. 7 La programmazione del Robot RB-5 Come fare per animare l’automa Parte software La parte software si è svolta in due fasi: la prima fase serviva per vedere se il robot funzionasse, quindi abbiamo svolto tutto il lavoro per vedere la tecnologia Speaker Indipendent, mentre la seconda parte si è svolta caricando nell’ automa i programmi già previsti dalla Sensory. 1° PARTE Per cominciare siamo entrati nell’ambiente di sviluppo Voice Extreme. Nell’ambiente di sviluppo che la Sensory ci mette a disposizione, si possono eseguire molte operazioni come scrivere, compilare, e scaricare i programmi nella memoria Flash. Il programma si chiama Sensory Voice Extreme IDE. Poiché per ogni programma del VE-IC sono coinvolti diversi tipi di file, questi sono organizzati in progetti. Inizialmente si aprirà un file con estensione .VEC che in pratica terrà slvati tutti i file che utilizzeremo. Nella parte destra della schermata è possibile scrivere un commento che verrà salvato in .VEP. Per aggiungere un nuovo documento è necessario farlo attraverso il comando : File – New – Empty Document. Una volta aperto si salva con il nome desiderato attraverso il comando File – Save As. Noi come prova iniziale lo chiameremo Elettronicaln.VEC. A questo punto la finestra in primo piano ce ci si apre sarà, quella dove andremo a scrivere il programma in C vero e proprio (una volta scritto si possono poi aggiungere altri file come quelli contenenti il parlato). A questo punto possiamo salvare il programma andando su: Project – Save As. Adesso lasciamo il nostro ambiente di sviluppo Voice Extreme, per passare al programma Quick Syntesist. Questo ci servirà per preparare i file vocali. Una volta aperto Quick Syntesist, per iniziare a lavorare apriamo un nuovo progetto attraverso il comando: File – New. Dopo questa operazione possiamo aggiungere il nostro file vocale chiamato Ciao.wav, che noi abbiamo creato utilizzando semplicemente il registratore di suoni di Windows (l’unica avvertenza per rendrlo compatibile con Quick Syntesist era quella di creare il file con parametri 22050 Hz, 16 bit mono). Per aggiungere il file creato al nostro progetto abbiamo semplicemente premuto +, una volta selezionato il file viene aggiunto nell’elenco. Dopo di questo lo salviamo col nome desiderato. Noi lo abbiamo chiamato Electronicaln.QSP. Dopo questo si presenta una schermato siile: Capitolo Manuale di programmazione di RB-5 3 10 Demob_4.veb Premere il pulsante 1, attenersi alle frasi pronunciate dalla Demoboard per inserire i due comandi vocali in tecnologia Speaker Indipendent. Premere il pulsante 2, pronunciare il primo comando vocale inserito: il display a 7 segmenti deve visualizzare il numero 1. Premere il pulsante 2, pronunciare il secondo comando vocale. Il display deve dare 2. 11 Alien RB-5 Droid: la realizzazione pratica Come è nato il corpo del droide, e i successivi miglioramenti. Realizzazione pratica RB5 e’ un antifurto robot a riconoscimento vocale ed e’ anche in grado di riprodurre frasi pre impostate dall’utente. Le tre generazioni di robot sono:  Non programmabili  Programmabili  Intelligenti A sua volta i tipi di intelligenza artificiale A.I. possono essere tre:  Sistemi esperti  Sistemi neurali  Sistemi Fuzzy E’ un circuito in grado di parlare e di comprendere comandi vocali realizzato partendo da un ve-ic///:  Microcontrollore ad 8 bit di tipo rsc-364 che per funzionare necessita di una memoria flash da 2 mb, di un quarzo e di pochi altri componenti come : condensatori, diodi, resistenze, il tutto posizionato su di un circuito stampato di 4 *4 cm. Prodotto da una ditta californiana (la sensory). Questo microcontrollore prende il nome di voice extreme il quale verra’successivamente inserito su una demoboard che non e’ altro che un circuito stampato per il test della voice extreme, già posizionato sulla vem in precedenza. La demoboard comprende: 22 pulsanti numerati chiamati :1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,a,b,c,d,e,f,g,h, , reset, dowload, un display dove far visualizzare il numero o la lettera, una porta seriale per poter collegare il nostro robot al pc, programmarlo ed inserirgli i comandi che dovra’ svolgere in seguito, una capsula microfonica per il riconoscimento vocale , un antoparlante da 1w 4, che pero’ e’ stato sostituito con uno da 5w 4 preso da un vecchio case di un pc per poter far sentire meglio la risposta vocale del nostro robot. Funziona con un alimentatore 220v/12v. Finito di assemblare questi componenti facendo molta attenzione a non danneggiarli, si e’ passati alla “scocca” o “body” del nostro prototipo. Grazie anche all’ aiuto del professor Pietro Mingardi e al supporto tecnico del professor Nicola Trippa che ci hanno fornito numerose idee molto brillanti per la realizzazione del nostro progetto, siamo stati in grado di scegliere e realizzare il corpo del nostro robot. Questo momentaneamente e’ di colore nero ma diverra’ bianco opaco con adesivi Nasa. Il robot e’ diviso in due blocchi: nel primo ossia il body e’ posizionato il cervello, ossia il microcontrollore, la demoboard e l’alimentatore dove e’ inserita la micro tastierina, nel secondo blocco ovver il cranio e’ posizionato l’altoparlante, la scatola microfonica ed un faretto rosso con cromatura in metallo per illuminare l’ambiente, alimentato con un alimentatore switching. Il terzo blocco è il collo del nostro robot che è stato Capitolo RB-5 Droide Alien 4 12 usato per far passare i cavi di alimentazione diretti alla nostra demoboard ed alla presa di corrente da 220v. Per dargli un aspetto spaziale (NASA) e per migliorare la qualità delle foto fatte successivamente al momento del collaudo si è utilizzata una vernice bianco opaco. Il professor Pietro Mingardi oltre ad averci fornito la vernice color bianco opaco , ci ha dotati, anche, di una bomboletta nero lucido che ci è servita per dipingere la rete salva altoparlante, e la prolunga del nostro microtastierino.