基于單片機(jī)的語音控制型空調(diào)遙控的設(shè)計(jì)

邵雄

摘 要：單片機(jī)的語音控制型空調(diào)遙控，以語音方式加以控制，操作更為便捷。文章以此為中心，首先分析了語音控制型空調(diào)遙控組成，其次介紹了語音控制型空調(diào)遙控軟件設(shè)計(jì)，目的在于優(yōu)化控制型空調(diào)遙控設(shè)計(jì)，為空調(diào)智能化發(fā)展創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；語音控制；空調(diào)遙控；傳感器

智能家具的普及，語音系統(tǒng)為人們提供了很多方便。電子產(chǎn)品中基本都包含語音控制功能，不僅系統(tǒng)控制邊界，同時(shí)也拉近了人們與電子產(chǎn)品之間的距離。語音命令的方式控制系統(tǒng)運(yùn)行，為人們的雙手提供更多空間，并且也是智能化發(fā)展的重要代表?；趩纹瑱C(jī)的語音控制型空調(diào)遙控設(shè)計(jì)，通過語音方式操控空調(diào)，完成對空調(diào)溫度調(diào)整、開關(guān)機(jī)的指令。

1.基于單片機(jī)的語音控制型空調(diào)遙控組成模塊

基于單片機(jī)的語音控制型空調(diào)遙控組成，主要包括單片機(jī)控制、傳感器、MP3模塊以及語音識(shí)別模塊，通過對聲音信號的檢索采集語音信息，并且以處理電路為載體將語音信息及時(shí)處理，隨后上傳到語音識(shí)別模塊，語音處理結(jié)束將其再次通過端口傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)指令分析，控制空調(diào)中的設(shè)備實(shí)施運(yùn)行，及時(shí)啟動(dòng)空調(diào)或者調(diào)整溫度。當(dāng)然單片機(jī)還可以發(fā)出操作指令，驅(qū)動(dòng)MP3模塊播放設(shè)定好的語音。語音控制系統(tǒng)工作中，會(huì)及時(shí)檢測空調(diào)運(yùn)行情況，同時(shí)還會(huì)結(jié)合室內(nèi)環(huán)境參數(shù)與煙霧等設(shè)定空調(diào)運(yùn)行預(yù)定值，一旦預(yù)定值與實(shí)際運(yùn)行值不符，則語音控制系統(tǒng)會(huì)及時(shí)通過MP3給出指令，播出報(bào)警信息[1]。

1.1單片機(jī)控制模塊

語音控制系統(tǒng)中，單片機(jī)控制模塊主要為STC90LK52RC，該設(shè)備運(yùn)行功耗低，運(yùn)行速度快，同時(shí)具有超強(qiáng)抗干擾能力，與單片機(jī)之間能夠完全兼容。供電需求為3.3V，區(qū)別于語音識(shí)別模塊，為語音控制系統(tǒng)對內(nèi)部數(shù)據(jù)處理提供了更多空間，并且賦予了可靠性、兼容性的優(yōu)勢。

1.2語音識(shí)別模塊

語音識(shí)別模塊主要以LD3320為主，其中包括LD3320芯片以及各種語音電路，其作用是及時(shí)將語音信號進(jìn)行采集與識(shí)別，同時(shí)以特定方式連接單片機(jī)。語音信號的采集主要通過麥克風(fēng)，是被采集到的信號之后，會(huì)隨后發(fā)出中斷信號，并且將處理之后的語音信號返還到單片機(jī)再次進(jìn)行處理。但是這種語音識(shí)別模塊存在一定局限性，智能存儲(chǔ)語音識(shí)別語句為50條，在空調(diào)語音系統(tǒng)運(yùn)行中明顯不足。對此系統(tǒng)增設(shè)語音存儲(chǔ)控制命令，以MP3模塊電路存儲(chǔ)語音流信息，為語音控制系統(tǒng)運(yùn)行提供更多便利。

1.3傳感器模塊

為了準(zhǔn)確識(shí)別空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)與收集周圍環(huán)境變化，語音控制系統(tǒng)中設(shè)置傳感器模塊，包括火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器、溫濕度傳感器。結(jié)合室內(nèi)溫度變化、煙霧變化以及空氣變化，將收集到的信息傳輸至單片機(jī)，一旦室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或者其他情況，語音控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)單片機(jī)傳輸出的火災(zāi)報(bào)警信號，通過MP3播報(bào)提示信息。當(dāng)然這期間空調(diào)的指示燈會(huì)頻繁閃動(dòng)予以提示。設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制主要以電氣為主，由其中一個(gè)端口將信息輸入，在另一個(gè)端口將信息輸出并且傳輸至單片機(jī)[2]。光電耦合器作用下，控制電路與動(dòng)力電路，加強(qiáng)語音系統(tǒng)對電氣設(shè)備的控制性，并且利用電流輸出得到方式阻止設(shè)備運(yùn)行期間高頻脈沖的干擾。

1.4遙控發(fā)射模塊

語音控制系統(tǒng)通過空調(diào)遙控器的方式得以運(yùn)行，將語音指令轉(zhuǎn)變?yōu)閷照{(diào)的操控運(yùn)行指令，這便是遙控發(fā)射模塊。根據(jù)空調(diào)指令變化，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將遙控代碼進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)利用遙控發(fā)射紅外發(fā)射的方式將信息傳遞出去，操作非常便捷，并且模塊運(yùn)行十分簡單可靠。

2.語音控制型空調(diào)遙控軟件設(shè)計(jì)

語音控制型空調(diào)遙控器充電之后，系統(tǒng)會(huì)將電路參數(shù)初始化，通過初始化處理，準(zhǔn)確判斷語音模板是否已經(jīng)得到訓(xùn)練，隨后進(jìn)入到已經(jīng)初始化的語音模板，調(diào)整到語音識(shí)別狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)存在語音未訓(xùn)練情況，則將運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到語音訓(xùn)練狀態(tài)。語音識(shí)別狀態(tài)調(diào)整完畢，隨即將系統(tǒng)代入語音訓(xùn)練中。按下返回鍵，回到系統(tǒng)識(shí)別模式。識(shí)別模式中，如果發(fā)現(xiàn)某些語音指令達(dá)不到系統(tǒng)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，再次按下訓(xùn)練鍵，對語音系統(tǒng)進(jìn)行重新訓(xùn)練，重新訓(xùn)練的語音資料會(huì)直接將原來的語音資料覆蓋，節(jié)省語音系統(tǒng)存儲(chǔ)空間。

語音系統(tǒng)中語音識(shí)別、語音訓(xùn)練屬于不同的模式，根據(jù)具體的語音指令進(jìn)行識(shí)別與訓(xùn)練，首先需要在語音模板上加入語音芯片，區(qū)別芯片中的語音內(nèi)容，正常進(jìn)行語音識(shí)別系統(tǒng)檢測，確保語音系統(tǒng)能夠立即進(jìn)入工作狀態(tài)。語音識(shí)別控制型遙控器，初次使用一定會(huì)先進(jìn)入到語音模板訓(xùn)練模式，單片機(jī)將語音模板模式進(jìn)行調(diào)整，隨后遙控器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別使用者發(fā)出的語音信息，并且根據(jù)語音信息對空調(diào)發(fā)出指令。在正式進(jìn)入語音識(shí)別之前，必須提前對語音控制系統(tǒng)中的語音信息加以處理，主要通過單片機(jī)、語音識(shí)別系統(tǒng)為主。選擇10kHz采樣頻率，將系統(tǒng)傳輸?shù)恼Z音模擬信號進(jìn)行處理，采集方式必須是數(shù)字化模式，隨后對語音模擬信號以識(shí)別算法處理的方式，收集語音命令特征碼。對特征碼匹配計(jì)算之后，轉(zhuǎn)換成最終的語音結(jié)果。整個(gè)過程運(yùn)行程序十分復(fù)雜，并且數(shù)據(jù)計(jì)算量非常大，正因?yàn)槿绱?，必須進(jìn)行語音命令長度限制，控制語音接受命令表述語速為每秒4-6各漢字。發(fā)出語音后，在單片機(jī)以及各個(gè)系統(tǒng)對語音識(shí)別過程中，信息進(jìn)入到內(nèi)部處理狀態(tài)，處理時(shí)間一般為0.5s，得到處理結(jié)果之后系統(tǒng)馬上下達(dá)語音指令，這期間的等待時(shí)間為0.5s，對于家用空調(diào)的語音智能標(biāo)準(zhǔn)來講非常理想[3]。尤其是語音控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，還能夠隨時(shí)監(jiān)測環(huán)境變化與室內(nèi)煙霧情況，綜合干濕度變化等，一旦檢測出危險(xiǎn)信號立即發(fā)出安全預(yù)警，為家庭空調(diào)的使用提供提高安全性。

結(jié)束語

綜上所述，基于單片機(jī)的語音控制型空調(diào)遙控的設(shè)計(jì)，充分利用單片機(jī)以及語音識(shí)別模塊，引導(dǎo)空調(diào)逐漸朝著智能家居方向發(fā)展。利用對語音信息的收集與識(shí)別，對空調(diào)及時(shí)發(fā)出控制指令，并且檢測室內(nèi)環(huán)境變化，及時(shí)提出語音提示，為現(xiàn)在的家具空調(diào)使用提供了極大的方便，并且具備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、系統(tǒng)運(yùn)行效率高等優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣紅梅，劉沛.基于SYN7318的語音控制家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技視界，2018，No.233（11）：112-113.

[2] 李勇，蔡利強(qiáng)，譚國炎.基于STM32單片機(jī)的家居設(shè)備語音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技與創(chuàng)新，2018.

[3] 陳盛，胡維平，張佑賢.基于嵌入式的語音控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2018，6（19）：63-67.