【花雕动手做】ASRPRO语音识别（57）---语音MG996R舵机与彩屏

eagler8

本例实验的SPI彩色液晶1.77寸显示屏（ST7735驱动）
TFT177-SPI，型号为SX177QQVGA，像素128X160TFT，驱动芯片为ST7735S，这是一款支持SPI接口的1.77寸TFT彩屏，可以显示文字、图形、图片等内容，提高用户互动体验度。





本例实验使用180度 MG996R 舵机模块





知识点：舵机是什么？
伺服电机通常被称为舵机，它是一种带有输出轴的小装置。当我们向伺服器发送一个控制信号时，输出轴就可以转到特定的位置。只要控制信号持续不变，伺服机构就会保持轴的角度位置不改变。如果控制信号发生变化，输出轴的位置也会相应发生变化。

舵机是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。一般舵机旋转的角度范围是0 度到180 度。

日常生活中，舵机常被用于遥控飞机、遥控汽车、机器人等领域。舵机在机器人领域非常有用。因为舵机有内置的控制电路，它们的尺寸虽然很小，但输出力够大。像Futaba S-148这样的标准舵机能提供 0.3牛/米的扭矩，相对于它的外形大小来说这已经足够强大了。同时，舵机消耗的能量与机械负荷成正比。因此，一个轻载的舵机系统不会消耗太多的能量。



工作原理
舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo.舵机组成： 舵盘、 减速齿轮、 位置反馈电位计、直流电机、 控制电路板等。控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘　转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。





舵机的闭环检测机制
关于舵机的精准位置控制，存在以下如下图的闭环控制机制。即：位置检测器（角度传感器）是它的输入传感器，舵机转动的位置变化，位置检测器的电阻值就会跟着变化。通过控制电路读取该电阻值的大小，就能根据阻值适当调整电机的速度和方向，使电机向指定角度旋转。从而实现了舵机的精确转动的控制。



舵机的控制信号
为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0－180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。比方说机器人的关节、飞机的舵面等。







【花雕动手做】实验六十二：语音控制SPI彩色液晶屏与MG996R金属齿轮舵机
实验开源代码

1. #define ASC2_12
   
2. #define ST7735_CS_PIN 9
   
3. #define ST7735_CS_GPIO_PIN gpio_pin_1
   
4. #define ST7735_DC_PIN 1
   
5. #define ST7735_DC_GPIO_PIN gpio_pin_1
   
6. #define ST7735_RST_PIN 25
   
7. #define ST7735_RST_GPIO_PIN gpio_pin_1
   
8. #define ST7735_SCK_PIN 3
   
9. #define ST7735_SCK_GPIO_PIN gpio_pin_3
   
10. #define ST7735_MOSI_PIN 2
    
11. #define ST7735_MOSI_GPIO_PIN gpio_pin_2
    
12. #define ASC2_32
    
13. #define ST7735S_RGB_GBR_ORDER   0
    
14. 
    
15. #include "asr.h"
    
16. extern "C"{ void * __dso_handle = 0 ;}
    
17. #include "setup.h"
    
18. #include "myLib/asr_st7735.h"
    
19. #include "myLib/asr_event.h"
    
20. #include "myLib/asr_servo.h"
    
21. 
    
22. uint32_t snid;
    
23. Servo servo_7;
    
24. void ASR_CODE();
    
25. void hardware_init();
    
26. 
    
27. SPITFT spi_tft(128, 160);
    
28. /*描述该功能...
    
29. */
    
30. void ASR_CODE(){
    
31.   switch (snid) {
    
32.    case NULL:
    
33.     break;
    
34.    case 1:
    
35.     digital_write((21),1);
    
36.     servo_7.write(0);
    
37.     spi_tft.clear((0x001F));
    
38.     spi_tft.set_text_color((0xFFFF),(0x001F));
    
39.     spi_tft.set_cursor(0,50);
    
40.     spi_tft.draw_hanzi_32("最小角度");
    
41.     break;
    
42.    case 2:
    
43.     digital_write((21),1);
    
44.     servo_7.write(90);
    
45.     spi_tft.clear((0xFFFF));
    
46.     spi_tft.set_text_color((0xF800),(0xFFFF));
    
47.     spi_tft.set_cursor(0,50);
    
48.     spi_tft.draw_hanzi_32("中等角度");
    
49.     break;
    
50.    case 3:
    
51.     digital_write((21),1);
    
52.     servo_7.write(180);
    
53.     spi_tft.clear((0xF800));
    
54.     spi_tft.set_text_color((0xFFFF),(0xF800));
    
55.     spi_tft.set_cursor(0,50);
    
56.     spi_tft.draw_hanzi_32("最大角度");
    
57.     break;
    
58.   }
    
59.   delay(300);
    
60.   //{ID:500,keyword:"唤醒词",ASR:"智能管家",ASRTO:"我在，请控制舵机"}
    
61.   if(snid == 500){
    
62.     digitalWrite(4,0);
    
63.     digital_write((21),1);
    
64.     spi_tft.clear((0x001F));
    
65.     spi_tft.set_text_color((0xFFFF),(0x001F));
    
66.     spi_tft.set_cursor(0,50);
    
67.     spi_tft.draw_hanzi_32("舵机控制");
    
68.     servo_7.write(0);
    
69.   }
    
70.   //{ID:501,keyword:"命令词",ASR:"挺顺溜",ASRTO:"还行吧，谢谢鼓励"}
    
71.   if(snid == 501){
    
72.     digital_write((21),1);
    
73.     spi_tft.clear((0xFFFF));
    
74.     spi_tft.set_text_color((0x001F),(0xFFFF));
    
75.     spi_tft.set_cursor(0,50);
    
76.     spi_tft.draw_hanzi_32("谢谢鼓励");
    
77.   }
    
78. }
    
79. 
    
80. //{ID:250,keyword:"命令词",ASR:"最大音量",ASRTO:"音量调整到最大"}
    
81. //{ID:251,keyword:"命令词",ASR:"中等音量",ASRTO:"音量调整到中等"}
    
82. //{ID:252,keyword:"命令词",ASR:"最小音量",ASRTO:"音量调整到最小"}
    
83. void sys_sleep_hook()
    
84. {
    
85.   digitalWrite(4,1);
    
86.   digitalWrite(21,0);
    
87. 
    
88. }
    
89. 
    
90. void hardware_init(){
    
91.   spi_tft.init();
    
92.   digital_write((21),0);
    
93.   spi_tft.set_direction(2);
    
94.   spi_tft.set_text_wrap(true);
    
95.   spi_tft.set_text_size(32);
    
96.   spi_tft.set_bg_mode(1);
    
97.   digitalWrite(4,1);
    
98.   pinMode(4,output);
    
99.   servo_7.write(0);
    
100.   vTaskDelete(NULL);
     
101. }
     
102. 
     
103. void setup()
     
104. {
     
105.   servo_7.attach(7);
     
106.   //{speak:欢欢-职业女声,vol:18,speed:10,platform:haohaodada}
     
107.   //{playid:10001,voice:欢迎使用人工智能AI语音助手，用智能管家唤醒我}
     
108.   //{playid:10002,voice:我退下了}
     
109.   //{ID:1,keyword:"命令词",ASR:"最小角度",ASRTO:"已执行，舵机在零度"}
     
110.   //{ID:2,keyword:"命令词",ASR:"舵机九十度",ASRTO:"已执行，舵机转到九十度"}
     
111.   //{ID:3,keyword:"命令词",ASR:"一百八十度",ASRTO:"已执行，舵机转到一百八十度"}
     
112.   pinMode(7,output);
     
113.   setPinFun(7,FIRST_FUNCTION);
     
114.   xTaskCreate(hardware_init,"hardware_init",256,NULL,100,NULL);
     
115. }

复制代码

生成模型与编译烧录





实验记录视频

【【花雕动手做】ASRPRO语音识别（57）---语音MG996R舵机与彩屏】 https://www.bilibili.com/video/BV1Uw411571g/?share_source=copy_web&vd_source=371a292a55e5ca9be994cbb4a86cc987



实验场景图