基于STM32的智能語音沐浴控制系統(tǒng)

陳熙達(dá)

摘?要：此系統(tǒng)共設(shè)計有3個主模塊——語音模塊、溫度模塊、流量調(diào)節(jié)器，2個常用模塊——顯示模塊、按鍵模塊，3個輔助模塊——手機(jī)APP、藍(lán)牙模塊、音樂模塊。沐浴者可以通過語音功能，只需說出你想要的溫度和水流量，就可以得到你所想要的結(jié)果，這極大方便了我們的生活，省去了由于手動控制帶來的不必要麻煩[1]。針對老人和孩子，調(diào)節(jié)水溫與水流量比較困難情況;針對工作壓力大的特定人群，基于平時工作太累，這類人群迫切需要一種能夠放松身心的事情，恰恰沐浴就可以實現(xiàn)。它還具備音樂播放功能，可通過手機(jī)藍(lán)牙來實現(xiàn)音樂的傳輸，讓設(shè)備中的音樂模塊播放你喜歡的音樂，讓你盡情享受身心的愉悅。

關(guān)鍵詞：語音模塊;手機(jī)APP;藍(lán)牙模塊

1 研究背景及意義

在現(xiàn)在的生活中，無論是太陽能熱水器、燃?xì)鉄崴鬟€是電加熱熱水器，這些熱水器的噴淋裝置都還僅僅局限在手動調(diào)節(jié)溫度，而現(xiàn)在我們要做一款新型的產(chǎn)品，開發(fā)一套控制系統(tǒng)來取代手動控制方式——智能語音沐浴控制系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)語音智能精準(zhǔn)調(diào)控水的溫度和水流量。隨著現(xiàn)代都市的人們生活節(jié)奏越來越快、壓力大，當(dāng)我們拖著疲憊的身體回到家中時，正有一臺“聽話的”沐浴器在等待著您去使用。它可以通過語音控制，得到您所想要的特定溫度，只需要動動嘴就可以去實現(xiàn)：“我選擇舒適型溫度”“升高3攝氏度”，而且還可以在我們走進(jìn)家門前就可以用手機(jī)來操控接下來我們想要沐浴的水溫，這將會是一件多么讓人心花怒放的事情，聽著音樂哼著小曲，這將是一場完美的沐浴之旅。

1.1 通過語音模塊來實現(xiàn)控制

當(dāng)你需要改變時溫度、出水量和音樂時，可按下語音輸入鍵，這時就進(jìn)入了語音模塊。進(jìn)入語音模塊，系統(tǒng)會提示你要選擇哪一項——溫度調(diào)節(jié)/出水量調(diào)節(jié)/音樂選擇。它會通過你的語言命令而智能選擇相應(yīng)的選項。我們使用一個高控為主控單片機(jī)。由溫度傳感器（擬采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器）、水流調(diào)控器與單片機(jī)直接相連接，溫度傳感器將溫度信息轉(zhuǎn)換為電信號反饋給單片機(jī)，單片機(jī)再通過水流調(diào)控器來控制水溫，從而達(dá)到溫度調(diào)控目的[2]。一旦用戶感受到水溫過高或過低，語音系統(tǒng)會將采集到的語音信息傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)會自動將當(dāng)前的溫度信息與語音傳輸?shù)臏囟刃畔⑾啾容^，通過水流調(diào)控器控制冷熱水的比例，來達(dá)到升溫、降溫的目的。若當(dāng)前溫度低，則單片機(jī)通過水流調(diào)控器來增加熱水比例來達(dá)到升溫目的。若當(dāng)前溫度高，單片機(jī)通過水流控制器來增加冷水比例來達(dá)到降溫目的，通過這兩種反饋調(diào)節(jié)來滿足用戶對水溫的要求。

1.2 通過最基本的按鍵控制模塊直接來實現(xiàn)調(diào)控

你可以通過相應(yīng)的按鍵來得到所你想要的結(jié)果，其原理和空調(diào)遙控器相似。

1.3 通過手機(jī)APP來實現(xiàn)控制

手機(jī)通過APP的應(yīng)用來實現(xiàn)控制，你首先在手機(jī)上設(shè)置好你所想要的溫度、出水量、音樂，把設(shè)置的信號通過藍(lán)牙功能傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接受到這些信息先進(jìn)行分析，然后把對應(yīng)的信息傳送到相應(yīng)功能的模塊，通過自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)我們所想要的結(jié)果[3]。項目功能展示如下圖所示：

這三種方式的信息輸入方式不同，但是調(diào)節(jié)方式都是基于冷、熱水流量的比例來實現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制。溫度的調(diào)節(jié)原理是通過控制熱水和冷水的比例來調(diào)節(jié)到需要的溫度。出水量的調(diào)節(jié)是在熱水和冷水同比例放大或縮小來實現(xiàn)出水量的調(diào)節(jié)。當(dāng)打開總開關(guān)時，首先系統(tǒng)根據(jù)沐浴室的溫度和人體健康沐浴溫度智能調(diào)節(jié)出最佳溫度，這是系統(tǒng)默認(rèn)的最佳溫度[4]。項目總體設(shè)計如下圖所示：

2 擬解決問題

（1）語音識別：語音識別模塊會識別用戶所需的溫度，將信息反饋至單片機(jī)來調(diào)節(jié)水溫。

（2）水流量控制：利用電磁閥來控制水流量，通過控制水流量的大小和冷熱水的比例達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的效果。因為人體對溫度差異很敏感，所以這個對溫度探測和水流量監(jiān)測控制要求比較高，使需要的溫度調(diào)整更加精確。

參考文獻(xiàn)：

[1]余錫存，曹國華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[D].西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[2]邱繼艷，張建峽.無接觸電能傳輸系統(tǒng)傳輸效率分析[J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：5962.

[3]劉星元，李文連.驅(qū)動條件對有機(jī)薄膜電致發(fā)光形成過程的影響[J].吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，1997（02）：6366.

[4]陳永祿，張莉.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015（2）：7376.