基于單片機(jī)的語(yǔ)音控制型空調(diào)遙控的設(shè)計(jì)

劉正華

摘要：隨著電子與信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種各樣的電子設(shè)備被創(chuàng)造并普及到人們的生活當(dāng)中，成為人們生活中的必需品，比如電視機(jī)，DVD，機(jī)頂盒，空調(diào)，音響，冰箱，洗衣機(jī)等。而幾乎所有的常用電器都支持遙控的操作。于此同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，幾乎各種隨身攜帶的電子設(shè)備都可以聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行操作，因此一個(gè)不僅可以智能學(xué)習(xí)和遙控并且可以基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的智能遙控器需求應(yīng)運(yùn)而生。為了研究并實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以同時(shí)處理多種遙控設(shè)備，提供自學(xué)習(xí)能力并可與未來(lái)趨勢(shì)兼容的遙控器，該智能遙控器項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。智能遙控器是一個(gè)很深入市場(chǎng)需求的一個(gè)項(xiàng)目，滿足了人們方便使用日益繁多的家用電器的需求。智能遙控終端的遙控系統(tǒng)，不僅支持遙控自學(xué)功能，而且能夠無(wú)限制添加設(shè)備數(shù)量，友好的管理設(shè)備遙控模版，同時(shí)還支持面向網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程遙控主機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的操作。

當(dāng)代社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)提出了新的要求，這種要求體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中只要是功能的集成化和智能化，提高產(chǎn)品對(duì)生活的影響力。

關(guān)鍵詞：遙控，遠(yuǎn)程控制，集成化和智能化。

一、空調(diào)遙控的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）空調(diào)遙控的起始

遙控器最早應(yīng)用于控制電視，那種遙控器是有線的，直到1955年才發(fā)明出無(wú)線遙控器。20世紀(jì)80年代，發(fā)送和接受紅外線的半導(dǎo)體裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)，空調(diào)遙控器就是紅外遙控器應(yīng)用最廣泛的一種。

空調(diào)遙控器，即用于控制空調(diào)主機(jī)進(jìn)行模式設(shè)定、溫度調(diào)節(jié)以及其它操作的移動(dòng)遙控設(shè)備。在市場(chǎng)現(xiàn)有的空調(diào)遙控器產(chǎn)品中，其功能和視覺(jué)識(shí)別、外觀造型都大同小異，相對(duì)于無(wú)論外觀還是功能的創(chuàng)新都層出不窮的電視遙控器，空調(diào)遙控器都處于被忽略的狀態(tài)，應(yīng)為它使用頻率不高。

（2）空調(diào)遙控的市場(chǎng)前景

智能遙控器是一個(gè)很深入市場(chǎng)的一個(gè)項(xiàng)目，雖說(shuō)現(xiàn)在市場(chǎng)上很多商業(yè)化的萬(wàn)能遙控器，但是他們的功能單一，可擴(kuò)展性不強(qiáng)，功能單一，使用不方便，目前每家每戶更多的是使用很多獨(dú)立運(yùn)行的遙控器。一個(gè)智能的，使用方便的，功能強(qiáng)大的遙控器，將為人們的生活提供更多的便利，使用價(jià)值和意義都非常巨大，這是一個(gè)未被深挖的潛力市場(chǎng)。

在空調(diào)遙控器操作中，人、遙控器、空調(diào)處于使用環(huán)境中，人們操作遙控器，使遙控器對(duì)空調(diào)發(fā)射信號(hào)，空調(diào)接收信號(hào)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)結(jié)，滿足人們需求。當(dāng)遙控技術(shù)給人們帶來(lái)操作上的便利時(shí)，人們對(duì)于遙控器的舒適度和功能的要求也進(jìn)一步提高。按鍵多，文字圖形符號(hào)指示不明確，導(dǎo)致有些用戶難以識(shí)別，如果增加語(yǔ)音功能，則不存在這些問(wèn)題。

（3）語(yǔ)音空調(diào)遙控的構(gòu)想

有了語(yǔ)音功能，人們只要對(duì)著空調(diào)遙控說(shuō)話，就能控制空調(diào)的開(kāi)關(guān)機(jī)，制熱或制冷，加減溫度，調(diào)風(fēng)速以及空氣質(zhì)量，給人們帶來(lái)極大程度的方便。作為空調(diào)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，海爾早在2010年就有類似語(yǔ)音遙控的構(gòu)想。智能化是以后家電發(fā)展的主題，手中小小的空調(diào)遙控做成一種智能化的工具，是人們以后研究的方向。

空調(diào)的遙控系統(tǒng)，實(shí)際上是一個(gè)單片機(jī)控制電路各個(gè)控制程序已經(jīng)燒錄在中央控制芯片內(nèi)，它是一個(gè)整體。它的工作條件、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出都是我們要解決的問(wèn)題?？照{(diào)控制系統(tǒng)正常工作的條件有三個(gè)：供電電壓，時(shí)鐘震蕩信號(hào)，復(fù)位電路應(yīng)正常?？照{(diào)遙控系統(tǒng)輸入的控制信號(hào)主要有三個(gè)：溫度控制信號(hào)，遙控信號(hào)，面板控制信號(hào)?？照{(diào)遙控系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)主要有六個(gè)：擺風(fēng)控制信號(hào)，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇控制信號(hào)，壓縮機(jī)控制信號(hào)，制冷制熱轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，顯示信號(hào)，蜂鳴信號(hào)等。

遙控器是科技信息發(fā)展的產(chǎn)物，在人們的日常生活中，遙控器的操作能夠直接、形象地反映人，環(huán)境和產(chǎn)品這一整體互動(dòng)關(guān)系。

紅外遙控是當(dāng)前使用最廣泛的近距離通信方式，由于其體積小、成本少、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在家用電器及智能儀器中。具有制冷制熱功能的空調(diào)作為紅外遙控的應(yīng)用領(lǐng)域之一，它的開(kāi)/關(guān)通常是通過(guò)人工操作遙控器實(shí)現(xiàn)的。

要是空調(diào)也能像手機(jī)一樣用語(yǔ)音控制，即使人們不會(huì)使用繁瑣的空調(diào)遙控器，只要?jiǎng)觿?dòng)嘴說(shuō)出要求，空調(diào)就能照辦，讓人們隨心所欲的操作。

通過(guò)人們對(duì)空調(diào)遙控器的操作，人們可以發(fā)現(xiàn)這是一種智能的空調(diào)遙控器，人們通過(guò)手動(dòng)控制或者語(yǔ)音控制來(lái)進(jìn)行對(duì)空調(diào)的各種操作，方便人們的日常生活。

二、設(shè)計(jì)步驟

（1）單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)

單片機(jī)部分初步打算用STC公司的STC15來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，STC15內(nèi)部集成了CPU，RAM，ROM，EEPROM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，AD/DA等，利用單片機(jī)和24bit的AD芯片進(jìn)行協(xié)議通信，從而獲取輸入的電壓信號(hào)值，并且利用OLED顯示屏顯示出來(lái)，并且單片機(jī)還可以對(duì)AD芯片的放大倍數(shù)進(jìn)行程序控制。如果在此基礎(chǔ)上STC15有所欠缺，火氣或許會(huì)用STM32進(jìn)行代替，使其項(xiàng)目的結(jié)果更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定。

（2）紅外電路的設(shè)計(jì)

通過(guò)GPIO接口連接紅外模塊，通過(guò)uRC軟件設(shè)計(jì)方法，可以學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)任何型號(hào)空調(diào)遙控器的紅外脈沖編碼寬度，并實(shí)現(xiàn)紅外控制空調(diào)。因此用戶指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到主控模塊，控制并發(fā)射紅外信號(hào)，空調(diào)接收紅外信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制空調(diào)。結(jié)果表明用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制任何品牌型號(hào)空調(diào)，起到節(jié)能和環(huán) 保的作用。

（3）語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)

語(yǔ)音識(shí)別原理是采集語(yǔ)音信號(hào)，把語(yǔ)音特征提取、處理，取得一組反映該語(yǔ)音特征的具體參數(shù)模型，然后又將取得的語(yǔ)音特征參數(shù)送入語(yǔ)音模型庫(kù)。識(shí)別階段是將輸入的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)特征參數(shù)處理，然后生成測(cè)試的模塊，與模板庫(kù)進(jìn)行比較，并最終識(shí)別，由遙控器發(fā)出控制空調(diào)的指令。

三、總結(jié)

紅外的頻率是整個(gè)紅外系統(tǒng)的核心，要對(duì)它進(jìn)行特別的編碼，以免被別的紅外信號(hào)干擾。語(yǔ)音的錄入也是一個(gè)重點(diǎn)，要使語(yǔ)音模塊快速、有效的識(shí)別用戶發(fā)出的各項(xiàng)指令，并且做出正確的操作控制空調(diào)。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于89C51和GSM的空調(diào)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[M].司徒瑩.自動(dòng)化與儀器儀表.2014.

[2]空調(diào)遙控器操作的系統(tǒng)性研究[D].朱帆.武漢理工大學(xué).2013.

[3]談空調(diào)遙控系統(tǒng)工作原理的教學(xué)技巧[M].吳小恩.電子世界.2014.

[4]“語(yǔ)音控”引領(lǐng)空調(diào)遙控新潮流[J].商周刊.2012.

[5]基于網(wǎng)絡(luò)的紅外學(xué)習(xí)型空調(diào)遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].陶加祥.測(cè)控技術(shù).2017.

[6]溫控空調(diào)開(kāi)關(guān)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[N].胡績(jī)強(qiáng).南昌大學(xué)學(xué)報(bào).2012.