基于單片機(jī)控制的多功能智能語音風(fēng)扇

李金昌

摘要：在我們?nèi)粘Ｉ钪?，單片機(jī)由于價(jià)格低廉，功能全面，易于開發(fā)，已經(jīng)被越來越多的開發(fā)者所喜愛，以單片機(jī)為控制核心的開發(fā)體系以及越來越多，相應(yīng)的技術(shù)也越來越成熟。本文闡述了一種基于單片機(jī)控制的智能語音風(fēng)扇系統(tǒng)。具有語音識(shí)別調(diào)節(jié)風(fēng)扇工作模式，測量環(huán)境溫度，顯示時(shí)間、溫度、以及工作狀態(tài)的功能。系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)作為控制平臺(tái)對風(fēng)扇工作狀態(tài)進(jìn)行控制。由溫度傳感器測量環(huán)境溫度顯示在LED顯示屏上，供用戶判斷當(dāng)前風(fēng)扇應(yīng)該使用什么工作狀態(tài)，語音識(shí)別模塊負(fù)責(zé)對用戶指令進(jìn)行分析，然后通過單片機(jī)對風(fēng)扇的工作狀態(tài)進(jìn)行控制

關(guān)鍵詞：STC89C51單片機(jī)、語音識(shí)別、溫度傳感器。

隨著人們生活水平和科技水平的不斷提高，對于家電的要求也是精益求精，對于家電的款式、功能等提出了越來越高的要求。讓家電朝著安全，健康，節(jié)能，功能繁多等發(fā)向發(fā)展成為了越來越多人的愿望。盡管電風(fēng)扇有著其獨(dú)有的市場優(yōu)質(zhì)，但是，傳統(tǒng)的電扇在人們不斷變化的要求中突顯出很多不足之處，讓人覺得不夠人性化。雖然可以換擋，但是需要手動(dòng)進(jìn)行，只有手動(dòng)調(diào)速，功能單一，人睡著了就只能固定在某個(gè)檔位了，風(fēng)速不會(huì)隨氣溫的改變而改變。還有就是定時(shí)功能，一般只能定時(shí)1到2個(gè)小時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了的時(shí)候，可能氣溫還是比較高，電扇就停了，會(huì)讓人從睡夢中熱醒，而當(dāng)室溫降低了很多，但是，電扇還是不停止或者按照原來的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，可能會(huì)讓人患上感冒?？偨Y(jié)的說，產(chǎn)生這些問題是原因是電扇不能很好的對用戶指令進(jìn)行理解并作出相應(yīng)的風(fēng)速的變化，做到人機(jī)互動(dòng)。為了解決風(fēng)扇的互動(dòng)問題，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)控制的多功能智能語音風(fēng)扇，解決上述問題。

一、整體方案

本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為控制中心，主要通過語音識(shí)別模塊識(shí)別用戶發(fā)出的指令，來控制電風(fēng)扇的開關(guān)以及速度的大小，同時(shí)將溫度傳感器得到的溫度以及內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間顯示在液晶顯示屏上。主要目的是使電扇的功能更加強(qiáng)大，操作更加簡單，更加人性化，人機(jī)互動(dòng)更加的強(qiáng)大。主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：

①語音識(shí)別功能：采集用戶發(fā)出的語音指令，并將語音指令轉(zhuǎn)化成電信號，通過單片機(jī)對電風(fēng)扇進(jìn)行控制。

②溫度測量功能：采用現(xiàn)有成熟的溫度采集模塊采集環(huán)境溫度，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換成電信號，通過單片機(jī)，在LED顯示屏上顯示出來。

③溫度、時(shí)間以及工作狀態(tài)顯示功能，采用LED顯示屏，將電風(fēng)扇的工作狀態(tài)以及環(huán)境溫度以及時(shí)間在液晶電子屏上進(jìn)行顯示。

二、硬件設(shè)計(jì)

（一）單片機(jī)模塊

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件的特點(diǎn)是采用了比較先進(jìn)的技術(shù)制造，即ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，并且具與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相兼容，如MCS-51指令集和輸出管腳等。ATMEL的AT89S51是將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，是一種高效微控制器，因?yàn)檫@個(gè)原因，很多嵌入式控制系統(tǒng)擁有了另一種靈活性高且價(jià)廉的方案可供選擇。

（二）溫度傳感器模塊

采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號供單片機(jī)處理。由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感測溫度的原理，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)（1-WRIE），與單片機(jī)的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)。

（三）顯示電路模塊

采用液晶顯示屏LED顯示溫度明確醒目，成本低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也相對簡單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。不足的地方是掃描顯示方式是使五個(gè)LED逐個(gè)點(diǎn)亮，因此會(huì)有閃爍，但是人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。

（四）語音識(shí)別模塊

LD3320語音識(shí)別芯片是一顆基于非特定人語音識(shí)別技術(shù)的芯片。該芯片上集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需要外接輔助的FLASH和RAM，即可以實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別功能，提供了的單芯片語音識(shí)別解決方案。并且，識(shí)別的關(guān)鍵詞語列表是可以動(dòng)態(tài)編輯的，只需要把識(shí)別的關(guān)鍵詞語以字符串的形式傳送進(jìn)芯片，即可以在下次識(shí)別中立即生效。比如，用戶在 51 等 MCU 的編程中，簡單地通過設(shè)置芯片的寄存器，把諸如“你好”這樣的識(shí)別關(guān)鍵詞的內(nèi)容動(dòng)態(tài)地傳入芯片中，芯片就可以識(shí)別這樣設(shè)定的關(guān)鍵詞語了。

三、軟件設(shè)計(jì)

首先，軟件完成時(shí)鐘，顯示屏的初始化，然后溫度傳感器采集環(huán)境中的溫度，通過單片機(jī)，在顯示屏上顯示環(huán)境溫度以及時(shí)間。通過LD3320語音識(shí)別芯片識(shí)別用戶命令，將用戶命令轉(zhuǎn)化成電信號，傳輸給單片機(jī)，從而使單片機(jī)對風(fēng)扇進(jìn)行控制，同時(shí)將風(fēng)扇的工作狀態(tài)顯示在顯示屏上。重復(fù)執(zhí)行此流程，直到電源斷開，或者識(shí)別到風(fēng)扇關(guān)閉的命令。

四、結(jié)語

本設(shè)計(jì)是要把日常生活中我們大家都很熟悉的電扇運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)讓她變得更加人性化，說起來容易，做起來真的不是一件簡單的事情。讓我深深體會(huì)到了設(shè)計(jì)的艱辛和困苦。在此次設(shè)計(jì)中，是以單片機(jī)為整個(gè)設(shè)計(jì)的核心和主導(dǎo)，運(yùn)用語音識(shí)別技術(shù)為自動(dòng)控制風(fēng)扇的速度做了可行性分析。事實(shí)證明，此方案是可行的。最后，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電扇的語音識(shí)別，溫度檢測，溫度顯示等功能，讓電扇更加適應(yīng)人們的生活，使其更加人性化。

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