語音與遠(yuǎn)程控制在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

高遠(yuǎn)　祝玲　鐘坤芳

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的提高，在衣食住行各個(gè)方面均發(fā)生了巨大的變化，為了滿足人們的出行需求，汽車的需求量不斷增多。隨著人們對(duì)乘車要求的增多，汽車空調(diào)系統(tǒng)隨之引入，為乘車提供了舒適的環(huán)境，它有效調(diào)節(jié)了車內(nèi)溫度、凈化了車內(nèi)空氣、緩解了駕駛?cè)说钠诟校M(jìn)而保證了駕車的安全性。但目前，汽車空調(diào)系統(tǒng)多為手動(dòng)式，其操作較為困難，分散了駕駛?cè)藛T的注意力，易造成交通事故，為了改變此情況，在先進(jìn)技術(shù)的支持下，在汽車空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用了語音和遠(yuǎn)程控制模塊，本文主要闡述了二者的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步提高汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，保證車內(nèi)環(huán)境的舒適性與駕駛的安全性。

1、汽車空調(diào)系統(tǒng)的概況

1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要應(yīng)用于轎車與客車中，其作用主要為調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度、凈化與交換車內(nèi)外空氣，為駕乘人員提供良好的車內(nèi)環(huán)境。同時(shí)，汽車空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用，緩解了駕駛?cè)藛T的疲勞感，提高了駕車的安全性，增強(qiáng)了乘車的舒適性?，F(xiàn)階段，各個(gè)國(guó)家均十分注重汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將其作為判斷汽車舒適性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。汽車空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成較為復(fù)雜，它是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的，主要有制冷系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)等。現(xiàn)階段，汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法主要有兩種，一種為手動(dòng)控制，另一種為自動(dòng)控制，前者分為拉繩式操縱機(jī)構(gòu)與真空式操縱機(jī)構(gòu)，后者分為電控氣動(dòng)式與微機(jī)控制式。由于手動(dòng)控制，直接影響駕駛?cè)藛T行使的安全性，此方式的應(yīng)用逐漸減少，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，自動(dòng)控制的應(yīng)用日漸廣泛，該控制系統(tǒng)的功能主要有空調(diào)控制、節(jié)能控制、故障報(bào)警與顯示等。為了提高汽車空調(diào)的人性化與安全性，本文設(shè)計(jì)了語音與遠(yuǎn)程控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由CPU模塊、語音識(shí)別模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和CNA總線模塊等構(gòu)成的。

1.2功能需求

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要功能為制冷、暖風(fēng)與通氣，在各個(gè)功能的作用下，為駕乘人員營(yíng)造了舒適的環(huán)境，在上述功能的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了語音和遠(yuǎn)程控制，駕駛?cè)藛T通過語音控制，借助聲音信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)的有效控制，減少了駕駛過程中對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)的手動(dòng)操作，進(jìn)而保證了駕駛的安全性；駕駛?cè)藛T通過遠(yuǎn)程控制，對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了提前開啟，并自動(dòng)調(diào)節(jié)適宜的溫度，此后，駕乘人員進(jìn)入汽車后便可以獲得舒適的環(huán)境，特別是在炎熱與寒冷的環(huán)境下，遠(yuǎn)程控制的優(yōu)勢(shì)更加顯著。

汽車空調(diào)系統(tǒng)的功能主要有語音識(shí)別功能、遠(yuǎn)程通訊功能、溫度調(diào)節(jié)功能、風(fēng)量調(diào)節(jié)功能與風(fēng)門調(diào)節(jié)功能等。第一個(gè)功能是利用語音識(shí)別模塊和控制模塊實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)能夠識(shí)別用戶控制指令的關(guān)鍵詞，如：打開/關(guān)閉空調(diào)、溫度上升/下降、風(fēng)量增大/減小等；第二個(gè)功能是利用遠(yuǎn)程通信模塊和CPU模塊實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)不同的用戶需求，控制指令分為中文與英文兩種形式。其他功能均是根據(jù)用戶的需求，自行設(shè)置車內(nèi)的溫度、風(fēng)量大小與進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)模式。

2、語音與遠(yuǎn)程控制在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1硬件設(shè)計(jì)

汽車空調(diào)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要有CPU主控制模塊、語音識(shí)別模塊、遠(yuǎn)程通信模塊與數(shù)據(jù)傳送模塊。

2.1.1 CPU模塊

本文選用的CPU為STM32F103RBT6，其擁有豐富的資源，主要包括大容量的存儲(chǔ)單元、豐富的串口、定時(shí)器資源等，其處理速度高達(dá)72MHz，其優(yōu)勢(shì)為實(shí)時(shí)、高效與節(jié)能。CPU模塊采用3.3V電源模塊供電、兩個(gè)晶振電路，通過自身的兩個(gè)串口分別與語音識(shí)別模塊和3G模塊保持通訊，利用自身的CNA總線接口和外接的總線收發(fā)器與其他控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

2.1.2 語音識(shí)別模塊

本文選用的芯片為L(zhǎng)D3321，該芯片擁有降噪、錯(cuò)誤拒識(shí)與精確識(shí)別等功能，采用的供電模式為5V直流電源，并擁有2路IO輸入、8路IO輸出、聲音輸入與輸出口及UART輸出等。

2.1.3 3G模塊

本文選用了SIM5216E，此模塊的網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)速率較高，滿足了快速遠(yuǎn)程控制的要求，其供電模式為4V電壓，復(fù)位電路是由R14、R15與Q3構(gòu)成的，其硬件開機(jī)電路是由R3、R4與Q1構(gòu)成的，軟件開機(jī)是由AT指令完成的。

2.1.4 CAN總線模塊

此模塊設(shè)計(jì)的目的為促進(jìn)信息傳遞，它提高了汽車的實(shí)用性，在設(shè)計(jì)過程中選擇了STM32F103RBT6芯片內(nèi)部帶有的CAN控制器，在硬件設(shè)計(jì)方面，增加了總線收發(fā)器，進(jìn)而提升了其功能。

2.2軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 STM32控制主程序

本文選用了C語言作為軟件開發(fā)語言，其開發(fā)平臺(tái)為RVMDK3.80A，此軟件支持ARM7、ARM9與C0rtex-M3處理器，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)代碼的自動(dòng)配置，同時(shí)它集成了Flash燒寫模塊、擁有強(qiáng)大的仿真設(shè)備模擬與性能分析。本文選用STM32提供的固件庫(kù)，其開發(fā)時(shí)間較短、編碼難度較低，進(jìn)而控制了開發(fā)成本，同時(shí)便于用戶的操作，滿足了控制需求。

2.2.2 其他模塊

本文選用的語音識(shí)別芯片為L(zhǎng)D3321，其開發(fā)的V280模塊應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)，該模塊可以根據(jù)用戶的語音完成空調(diào)控制功能，在VUI流程編輯器中輸入要識(shí)別的關(guān)鍵詞即可。語音識(shí)別系統(tǒng)初始化是由播放聲音、設(shè)置UART波特率及轉(zhuǎn)移至口令節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。

本文選用了3G模塊SIM5216E，通過串口，實(shí)現(xiàn)了SIM5216E模塊和STM控制模塊的通訊。

總結(jié)

綜上所述，本文研究了語音與遠(yuǎn)程控制在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了汽車空調(diào)系統(tǒng)的概況，主要有系統(tǒng)簡(jiǎn)介與功能需求，同時(shí)，分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，相信，汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將逐步完善。

（作者單位：北方民族大學(xué)）