基于FPGA的智能垃圾分類識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳歡，紀(jì)麗萍，秦懷宇

1.無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214000；2.江蘇科技大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212000

0 引言

分類垃圾桶是最為常見的垃圾分類裝置。普遍結(jié)構(gòu)單一化，采用敞開式或手動(dòng)密封式，衛(wèi)生條件較差。而且，大多數(shù)人尤其是老年人對(duì)“垃圾分類”知之甚少，使得人們難以長(zhǎng)期堅(jiān)持垃圾分類的實(shí)施。因此，設(shè)計(jì)出一款基于語(yǔ)音識(shí)別的智能垃圾分類裝置是必要的，該裝置加入語(yǔ)音識(shí)別，方便人機(jī)語(yǔ)音交互，幫助用戶進(jìn)行正確的垃圾投放。同時(shí)，F(xiàn)PGA的硬件功能十分強(qiáng)大，運(yùn)行速度可以和專用芯片相比。使用語(yǔ)音識(shí)別模塊與FPGA硬件相結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)識(shí)別率將有更大的提升[1]。

基于此，本文以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列Cyclone II EP2C5T144和語(yǔ)音識(shí)別為核心，設(shè)計(jì)選題為基于FPGA的智能垃圾分類裝置。裝置功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：當(dāng)用戶在投放垃圾時(shí)，通過(guò)語(yǔ)音指令喚醒并說(shuō)出垃圾的名稱，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該語(yǔ)音信號(hào)對(duì)垃圾進(jìn)行分類。顯示屏將顯示垃圾名稱和垃圾類型的拼音、對(duì)應(yīng)種類的LED指示燈閃爍并實(shí)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)垃圾種類。操作簡(jiǎn)單方便，適用于各個(gè)年齡段，特別是中老年人，有效地解決了用戶因分類意識(shí)薄弱而不能正確投放垃圾帶來(lái)的困擾。

下面回顧語(yǔ)音識(shí)別與智能垃圾桶的國(guó)內(nèi)外研究成果。

語(yǔ)音識(shí)別是實(shí)現(xiàn)人機(jī)語(yǔ)音交互等智能應(yīng)用產(chǎn)品的核心技術(shù)。通過(guò)接收和執(zhí)行設(shè)備發(fā)出的指令，LCD顯示屏、LED指示燈和MP3語(yǔ)音廣播可以輸出相應(yīng)的視覺(jué)或聽覺(jué)信息。近年來(lái)，因?yàn)樯疃壬窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)（Deep Neural Network，DNN）的出現(xiàn)、系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算的運(yùn)行，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)過(guò)渡到一個(gè)新的階段，并逐漸在市場(chǎng)上走向?qū)嵱谩?/p>

由AT&T Bell實(shí)驗(yàn)室開始自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的研究，第一次成功地識(shí)別出10個(gè)孤立的英文數(shù)字。

60年代，隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字處理器的出現(xiàn)，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的研究得到了進(jìn)一步的提升。同時(shí)期，語(yǔ)音識(shí)別通過(guò)簡(jiǎn)單的模板匹配，發(fā)展了動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DP）與線性預(yù)測(cè)（LP）這兩項(xiàng)重要技術(shù)。70年代，研究人員對(duì)60年代的線性預(yù)測(cè)技術(shù)（LP）進(jìn)行改進(jìn)，從而推出線性預(yù)測(cè)的編碼技術(shù)（LPC）以及動(dòng)態(tài)時(shí)間的規(guī)整技術(shù)（DTW），這兩個(gè)技術(shù)分別解決了信號(hào)的特征參數(shù)提取和時(shí)間長(zhǎng)度不相同而不能匹配的難題，使得特定人、孤立詞的語(yǔ)音識(shí)別成為可能。80年代初期，矢量量化技術(shù)（VQ）被提出，用于壓縮語(yǔ)音信號(hào)信息，以減少識(shí)別時(shí)間、降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度；中期，發(fā)展了混合高斯-隱馬爾可夫模型（GMMHMM），語(yǔ)音識(shí)別方法由60年代的簡(jiǎn)單模板匹配轉(zhuǎn)變?yōu)楦怕式y(tǒng)計(jì)模型；后期，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）開始應(yīng)用，但語(yǔ)音識(shí)別的整體效果不如中期提出的GMM-HMM模型。90年代，提出的MFCC在魯棒性、識(shí)別速度和精度上體現(xiàn)了優(yōu)異的性能，為語(yǔ)音模型的優(yōu)化和設(shè)計(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。該時(shí)期，發(fā)布Via Voice的IBM、Whisper 的微軟和Voice Tone的Dragon等公司將語(yǔ)音識(shí)別推廣到日常生活中。

由于GMM-HMM模型在語(yǔ)音識(shí)別中的整體性能與實(shí)用化水平相差懸殊，此后將近10年的時(shí)間，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)陷入瓶頸期，發(fā)展速度緩慢。直到2006年，由Hinton提議出的深度置信網(wǎng)絡(luò)（DBN），改進(jìn)了深度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）。2009年，Hinton及Mohamed D在語(yǔ)音識(shí)別模型中進(jìn)行DBN應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，最終可以識(shí)別出詞匯量較少的連續(xù)詞。2011年，DNN能夠允許識(shí)別連續(xù)詞、大詞匯量。同時(shí)期，Apple Inc. 推出了具有語(yǔ)音識(shí)別功能的iPhone 4S系列，得到了公眾的廣泛認(rèn)可。

此后，傳統(tǒng)的GMM-HMM模型被基于深度（DNN）、循環(huán)（RNN）、卷積（CNN）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和端到端技術(shù)的模型取代[8-10]。與GMM-HMM模型相比較而言，DNN模型提高了連續(xù)詞語(yǔ)音識(shí)別的整體性能；RNN模型通過(guò)反饋記憶有效信息，優(yōu)化了DNN模型；CNN模型又是RNN模型的一個(gè)改進(jìn)版本，它能有效地抑制信號(hào)中的各種噪聲，具有更強(qiáng)的魯棒性能。隨著語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的日益興盛和完備，它已逐漸進(jìn)入市場(chǎng)并走向?qū)嵱没?/p>

1980年之前，是國(guó)內(nèi)少數(shù)科研機(jī)構(gòu)對(duì)語(yǔ)音識(shí)別的探索時(shí)期，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢。但隨著1987年863 計(jì)劃的實(shí)施和人工智能體系的應(yīng)用，我國(guó)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的研究進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的軌道。2002年，中國(guó)科學(xué)院研發(fā)的Pattek-ASR成功地識(shí)別出漢語(yǔ)語(yǔ)音，具有良好的識(shí)別效果。2008年，科大訊飛公司推出了可以應(yīng)用在多種產(chǎn)品中的多功能識(shí)別系統(tǒng)Aitalk2.0，支持多種語(yǔ)音信號(hào)的智能控制。2010年，谷歌發(fā)布了搜索引擎，首次增加了語(yǔ)音搜索功能；此后，百度、搜狗、科大訊飛等國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛推出基于語(yǔ)音識(shí)別的智能產(chǎn)品。2013 年之后，國(guó)內(nèi)語(yǔ)音芯片開始快速發(fā)展。

雖然我國(guó)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)較好，但由于市場(chǎng)上的語(yǔ)音識(shí)別產(chǎn)品對(duì)識(shí)別速度和精度的要求不斷提升，而大量涉及語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品僅通過(guò)軟件優(yōu)化的方式不能滿足上述的要求。因此，迫切需要設(shè)計(jì)出適合硬件的更加高效的數(shù)據(jù)處理算法。

美國(guó)的Clean Robotics研發(fā)的Trash Bot原型機(jī)，具有垃圾分類投放、自動(dòng)填滿垃圾的功能，解決了用戶由于缺乏垃圾分類意識(shí)而無(wú)法正確投放垃圾的問(wèn)題。芬蘭Enevo初創(chuàng)公司設(shè)計(jì)的首款Enevo One Collect，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控垃圾桶異常、優(yōu)化垃圾回收路線的功能，有助于降低環(huán)衛(wèi)機(jī)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)成本，改善城市的運(yùn)營(yíng)效率。法國(guó)Uze公司開發(fā)的Eugene，具有垃圾分類功能，主要通過(guò)掃描儀確定待丟垃圾所屬的垃圾種類。波蘭Bin-E公司研制的新型人工智能垃圾桶，具有垃圾智能識(shí)別、垃圾信息及時(shí)更新與反饋的功能，并對(duì)用戶消費(fèi)習(xí)慣數(shù)據(jù)進(jìn)行了一定程度的分析。美國(guó)Big Belly Solar公司發(fā)明的“大胃王”垃圾桶，具有壓縮垃圾、優(yōu)化回收路線等功能，有效節(jié)約一定的人力物力資源，保證了城市環(huán)境的衛(wèi)生。悉尼大學(xué)留學(xué)生設(shè)計(jì)的Tetra Bin垃圾桶，通過(guò)“游戲”的形式實(shí)現(xiàn)了多種功能，不僅給群眾提供了一定的幫助還有利于環(huán)境的改善。

智能垃圾桶在我國(guó)已經(jīng)逐步發(fā)展，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)成效，但仍然存有大量的實(shí)際問(wèn)題需要解決，如資源緊缺、衛(wèi)生差勁、空氣污染等。因此，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的低成本、高效能的智能垃圾分類裝置具有一定的實(shí)用價(jià)值與研究?jī)r(jià)值。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本裝置基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和FPGA硬件知識(shí)，選用芯片型號(hào)為EP2C5T的ALTERA FPGA開發(fā)板、LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊、串口MP3語(yǔ)音播報(bào)模塊、LM393紅外感應(yīng)模塊以及LCD1602顯示模塊，實(shí)現(xiàn)一種基于FPGA的智能垃圾分類裝置。這款智能垃圾分類裝置適用于各種場(chǎng)合和不同人群，即使不知道垃圾的種類也不會(huì)把垃圾扔錯(cuò)。這方便工作人員對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理，也解決了垃圾來(lái)源的分類問(wèn)題。總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

下面介紹語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的基本理論、基本原理和組成部分，闡述語(yǔ)音信號(hào)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：數(shù)字化與預(yù)處理、特征參數(shù)提取、聲學(xué)模型和語(yǔ)音模型的建立、解碼。

（1）預(yù)處理模塊，主要用來(lái)濾除各種噪聲，從而保留原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)中的有效信息。

（2）特征提取模塊，若采用最適合系統(tǒng)的特征參數(shù)，即可以高效地提取出具備關(guān)鍵特征的語(yǔ)音信號(hào)。

（3）聲學(xué)模型訓(xùn)練，用于匹配原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)的特征參數(shù)，從而得到匹配度最高的語(yǔ)音特征信號(hào)。

（4）語(yǔ)言模型訓(xùn)練，主要用來(lái)判斷模板匹配中哪些詞更容易出現(xiàn)，從而可以排除匹配過(guò)程中一些不可能出現(xiàn)的詞。其縮小了搜索范圍且提高了識(shí)別率。

（5）解碼模塊，通過(guò)采用相匹配的搜索算法，從而可以得出識(shí)別結(jié)果。

對(duì)原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化和預(yù)處理操作，可以使得系統(tǒng)識(shí)別效果更加高效。數(shù)字化過(guò)程包括預(yù)濾波、采樣、模數(shù)變換；預(yù)處理過(guò)程包括中值濾波與歸一化、預(yù)加重、加窗與分幀、端點(diǎn)檢測(cè)。由于采集的原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)通常是模擬信號(hào)，采用數(shù)字化和預(yù)處理操作可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成更適合計(jì)算的數(shù)字信號(hào)。同時(shí)，抑制各種干擾噪聲對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的影響，便于信號(hào)的后續(xù)處理，提高語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)整體性能。

（1）預(yù)濾波。在一般的原始語(yǔ)音信號(hào)處理時(shí)，由采樣定理，選取8～16KHz的采樣頻率。原始語(yǔ)音信號(hào)在進(jìn)行采樣之前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)濾波操作，預(yù)濾波相當(dāng)于帶通濾波器。

（2）采樣。在進(jìn)行預(yù)濾波操作后，選取適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率進(jìn)行采樣。由奈奎斯特采樣定理可知，若模擬語(yǔ)音信號(hào)的頻譜帶寬是低于fm的帶寬，則取樣選擇等于或高于2fm的帶寬，從而能夠從等距離的離散時(shí)間中恢復(fù)出原始語(yǔ)音信號(hào)。

（3）模數(shù)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)采樣后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬語(yǔ)音信號(hào)變換成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，即完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的過(guò)渡，從而使得處理后的語(yǔ)音信號(hào)在時(shí)間和幅度上都離散。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 語(yǔ)音識(shí)別模塊

LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊集成了語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)識(shí)別的處理器以及一些外圍電路，主要包含了模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)語(yǔ)音輸入接口以及語(yǔ)音輸出接口等。首先，該語(yǔ)音模塊不需要任何外部的輔助模塊，即能夠直接嵌入到產(chǎn)品中使用，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音控制、人機(jī)對(duì)話等功能；其次，LD3320模塊的使用相對(duì)簡(jiǎn)單，用戶不需要深入了解語(yǔ)音識(shí)別的原理，通過(guò)I^2C通信，即可以完成語(yǔ)音信號(hào)識(shí)別。最后，在LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊中，內(nèi)部含有高精度、高速度的識(shí)別性能和完整的識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)[2-4]。

用戶使用I^2C通信，將關(guān)鍵詞編碼成字符串，傳輸給LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片，下次識(shí)別時(shí)則立即生效。該模塊有三種主要的使用模式。用戶可以使用編碼定義三種不同的工作模式，如下所示。

（1）按鍵檢測(cè)模式：系統(tǒng)主控MCU接收到外部觸發(fā)信號(hào)后，在芯片上啟動(dòng)時(shí)序識(shí)別過(guò)程。這時(shí)，用戶需要說(shuō)出在一定時(shí)間段內(nèi)要識(shí)別的關(guān)鍵詞。此過(guò)程完成后，用戶需要再次觸發(fā)以重新啟動(dòng)標(biāo)識(shí)過(guò)程。

（2）循環(huán)檢測(cè)模式：系統(tǒng)主控MCU循環(huán)啟動(dòng)自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程。若沒(méi)有發(fā)出聲音，則沒(méi)有識(shí)別結(jié)果。每個(gè)進(jìn)程的識(shí)別時(shí)間是固定的，超過(guò)識(shí)別的時(shí)間，則開始新的識(shí)別過(guò)程；如果得到識(shí)別結(jié)果，那么再根據(jù)識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行處理。

（3）口令檢測(cè)模式：口令模式需要一個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)喚醒，喚醒后可以識(shí)別。默認(rèn)的喚醒關(guān)鍵字是第一句話。識(shí)別出來(lái)后，如果想再次識(shí)別，仍需把裝置喚醒，類似小潔。

LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊的主要特點(diǎn)有如下三個(gè)。

（1）LD3320模塊識(shí)別精度高，語(yǔ)音識(shí)別效果實(shí)用化。該模塊無(wú)需錄音即可完成與說(shuō)話人無(wú)關(guān)的語(yǔ)音識(shí)別命令，用戶只需使用同一種語(yǔ)言進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別效率大大提高，最高可達(dá)95%。

（2）LD3320模塊可動(dòng)態(tài)識(shí)別關(guān)鍵詞，自由編輯50個(gè)關(guān)鍵詞。在該模塊的設(shè)計(jì)中，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇多種可能，比如定義50個(gè)識(shí)別語(yǔ)句作為語(yǔ)音數(shù)據(jù)命令的候選語(yǔ)音信號(hào)，以此提升系統(tǒng)的整體識(shí)別性能。

（3）LD3320模塊具備高精度A/D和D/A通道；不僅能夠支持串行和并行接口，還可以設(shè)置為休眠狀態(tài)，以便于后續(xù)激活。

LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊除了方便與主控芯片通信外，內(nèi)部還集成了優(yōu)化后的孤立詞語(yǔ)音識(shí)別算法。用戶可以方便地將LD3320模塊嵌入到產(chǎn)品中，達(dá)到語(yǔ)音交互的目的。其原理圖如圖2所示。

圖2 LD3320模塊原理圖

2.2 語(yǔ)音顯示模塊

語(yǔ)音顯示包括LCD1602顯示屏和LED指示燈顯示。LCD1602模塊可以提供各種控制命令，例如清除屏幕、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等其他功能。具有畫質(zhì)高、畫面效果清晰、功率低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛。

2.3 語(yǔ)音播報(bào)與檢測(cè)模塊

MP3-FLASH-16P串口語(yǔ)音模塊，采用SPI通信方式。其通過(guò)簡(jiǎn)單的串口指令，無(wú)需繁瑣的底層操作，即能夠播放指定的語(yǔ)音。MP3_FLASH_16P可以作為播放器使用。首先，當(dāng)用戶說(shuō)出垃圾的名稱時(shí)，LD3320模塊能夠識(shí)別到語(yǔ)音信號(hào)指令。其次，通過(guò)串口向MP3模塊發(fā)送一系列指令，MP3模塊接收到相應(yīng)指令后，即可播放相應(yīng)的垃圾類型。該模塊無(wú)需繁瑣的底層操作、使用方便且穩(wěn)定可靠。

紅外感應(yīng)模塊是基于紅外技術(shù)的自動(dòng)控制模塊。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，紅外信號(hào)被接收管反射接收，接收管通過(guò)傳感器接口返回FPGA，智能垃圾分類裝置可以利用返回信號(hào)判斷垃圾是否滿了。在正常情況下，人體可以發(fā)出約10nm的波長(zhǎng)。當(dāng)用戶進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，智能垃圾分類裝置將電平變化信號(hào)發(fā)送給FPGA，然后通過(guò)語(yǔ)音模塊廣播垃圾已滿。其具有干擾小、使用方便、靈敏度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。本文使用LM393紅外感應(yīng)模塊，其輸出可以直接連接FPGA的IO口，電路簡(jiǎn)單、信號(hào)處理速度快且抗干擾能力強(qiáng)。當(dāng)接通電源后，發(fā)射管發(fā)出一定頻率的紅外線。用戶觸碰紅外管時(shí)，接收管接收到紅外反射信號(hào)，MP3模塊則實(shí)時(shí)播報(bào)“垃圾已滿”。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)裝置通電后，各模塊初始化，具體實(shí)現(xiàn)工作如下。

（1）LCD顯示屏初始化，裝置顯示“l(fā)a ji fen lei ti xing xi tong”的主界面。

（2）串口MP3模塊實(shí)時(shí)播報(bào)“歡迎使用垃圾分類提醒系統(tǒng)，請(qǐng)呼喚小潔后，說(shuō)出你要放置的垃圾名稱”。

（3）呼喚小潔后，用戶說(shuō)出垃圾名稱，垃圾分類裝置開始識(shí)別，識(shí)別結(jié)果以三方面提醒用戶：LCD1602顯示垃圾名稱和類型的漢語(yǔ)拼音或中文字符、識(shí)別垃圾種類對(duì)應(yīng)的LED燈亮、MP3_FLASH_16P語(yǔ)音模塊實(shí)時(shí)播報(bào)垃圾名稱對(duì)應(yīng)的垃圾種類。

（4）未識(shí)別或識(shí)別時(shí)間超過(guò)15s時(shí)，自動(dòng)返回垃圾分類裝置主界面。

（5）當(dāng)垃圾處于異常模式時(shí)，觸碰紅外極管，串口MP3模塊語(yǔ)音播報(bào)“垃圾已滿”，裝置顯示在主界面。開串口即可自動(dòng)解析返回?cái)?shù)據(jù)。

系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)測(cè)試兩者是相輔相成的，在完成系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)后，本節(jié)主要對(duì)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能逐一進(jìn)行測(cè)試。

寫入語(yǔ)音模型的具體流程如下。

（1）在PC機(jī)上預(yù)先訓(xùn)練預(yù)識(shí)別詞匯模型。本系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)有的四大垃圾類別：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾，對(duì)其分別選取6個(gè)詞進(jìn)行訓(xùn)練，即共設(shè)置24個(gè)識(shí)別詞。識(shí)別詞以各種垃圾名稱的漢語(yǔ)拼音或中文顯示，如yi la guan（易拉罐）、su liao ping（塑料瓶）等。

（2）對(duì)訓(xùn)練好的模型進(jìn)行編號(hào)，生成C語(yǔ)言的頭文件進(jìn)行程序調(diào)用。在程序中，用漢語(yǔ)拼音串或中文字符寫入每個(gè)詞匯和垃圾類別。

（3）系統(tǒng)將識(shí)別出的垃圾和所屬垃圾種類的漢語(yǔ)拼音或中文字符顯示在液晶屏上。

裝置上電后，各個(gè)模塊開始初始化。LCD1602顯示屏顯示主界面“l(fā)a ji fen lei ti xing xi tong”，串口MP3語(yǔ)音播報(bào)模塊實(shí)時(shí)播報(bào)“歡迎使用垃圾分類提醒系統(tǒng)，請(qǐng)呼喚小潔后，說(shuō)出你要放置的垃圾名稱”。裝置主界面顯示如圖4所示。

圖4 裝置主界面

本系統(tǒng)識(shí)別四大種類垃圾，每種垃圾識(shí)別6個(gè)對(duì)應(yīng)的垃圾名稱，統(tǒng)計(jì)24個(gè)垃圾名稱。這里顯示每種垃圾對(duì)應(yīng)的1個(gè)垃圾名稱。垃圾名稱識(shí)別時(shí)，LCD1602顯示屏顯示垃圾名稱和垃圾種類的漢語(yǔ)拼音或中文字符；垃圾名稱對(duì)應(yīng)垃圾種類的LED指示燈會(huì)亮起；串口MP3語(yǔ)音播報(bào)模塊實(shí)時(shí)播報(bào)所丟垃圾的垃圾種類。垃圾分類裝置的中文字符識(shí)別界面如圖5所示。

圖5 裝置中文字符識(shí)別顯示圖

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了基于FPGA的智能垃圾分類識(shí)別系統(tǒng)，可滿足測(cè)試及顯示要求，人機(jī)交互友好，整體識(shí)別率高、識(shí)別速度快。