一種基于ＳＰＣＥ０６１Ａ單片機的燃氣爐灶語音控制裝置

2009-03-19 01:59:12譚建軍

現代電子技術 2009年3期

摘要：燃氣爐灶的安全使用一直是人們關心的問題，將計算機控制技術引入到燃氣爐灶的控制中，是解決燃氣爐灶安全使用的最好途徑。介紹一種基于SPCE061A單片機為核心，充分利用SPCE061A單片機的語音處理功能，控制功能，實現利用語音提示和語音命令對燃氣爐灶的點火、火力調節、關閉燃氣、火焰異常熄滅時緊急關閉燃氣等功能的控制。經過實驗測試，該裝置具有工作穩定可靠，對于提高燃氣爐灶的安全性，節能降耗等都有明顯的效果，將語音控制技術應用于燃氣爐灶的控制，填補了該類產品的市場空白，有非常好的市場應用前景。

關鍵詞：SPCE061A單片機;語音控制技術;燃氣爐灶;報警

中圖分類號：TP23文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2009)03-114-02

Fuel Gas Fire Pivot Voice Control Installment Based on SPCE061A

TAN Jianjun

(Hubei National Institute,Enshi,445000,China)

Abstract：The computer control technology applied in the fuel gas fire pivot is a best way to solve the fuel gas fire pivots safety.This article introduces a fuel gas fire pivot voice control installment based on SPCE061A,it uses SPCE061A pronunciation processing function,and control function to realize the fuel gas fire pivot′s ignition,firepower adjustment,closure fuel gas,the flame exceptionally extinguishes when function and so on emergency cut-off fuel gas controls.Tests after the experiment,this equipment′s work is stable reliable,it has obvious effects on improving security and saving energy of the fuel gas fire pivot′s.Appling the voice control technology in the fuel gas fire pivot′s control,it has very good market application prospect.

Keywords：SPCE061A;voice control technology;fuel gas fire pivot;warning

當前，在很多的領域都能看到語音控制技術應用的例子，然而，對于千家萬戶都要使用的燃氣爐灶卻沒有在市場上發現用語音控制技術實現的產品，燃氣爐灶的使用控制依然是傳統的手動控制方式，這種情況使燃氣爐灶的安全使用受到限制，安全事故時有發生，給人民群眾的生命財產帶來損失。筆者正是基于解決燃氣爐灶的安全使用問題而引入語音控制技術，在傳統的燃氣爐灶基礎之上，加裝語音控制裝置，對燃氣爐灶的點火、滅火、火力調節、火焰異常熄滅時緊急關閉氣源等功能都能用語音命令和語音提示智能化地完成。這樣不僅使燃氣爐灶的使用安全性有很大的提高，而且使用戶使用燃氣爐灶更加方便。該裝置的設計制作從硬件和軟件兩個層面敘述如下。

1 硬件設計

1.1 電路設計

該裝置的電路系統由三部分構成：檢測火焰的傳感器電路，高壓點火電路和電動燃氣閥等執行部分，以SPCE061A單片機為核心的信號處理與控制部分。火焰傳感器采用紅外測溫傳感器，該傳感器是采用輻射測溫原理，檢測燃氣爐灶的火焰情況，高壓點火電路則選擇可控高壓點火模塊，為了實現火焰是連續可調的要求，氣源的控制采用了電動氣閥。為了實現語音控制和語音提示，該裝置的信息處理和控制單元選擇了凌陽公司的SPCE061A單片機，該單片機具有強大的語音處理和語音控制能力，能輕松完成該裝置的控制目的。該裝置的原理如圖1所示。

1.2 裝置工作原理

本裝置的主要功能有4個:點火、熄火、火力調節、報警。要完成3個任務：一是語音任務，主要負責監聽命令和語音報警，要求采用非特定語音識別技術，這主要是考慮對任何使用者語音命令都要有效；二是火焰傳感任務，主要負責火焰的傳感信號處理;三是控制任務，實現對燃氣閥的控制和對點火電路的控制。該裝置的功能雖然有點簡單，但內部操作卻并不簡單，3個任務必須相互通信，相互協調工作，才能完成該裝置的功能和保證該裝置的性能，才能發揮操作系統的優越性和充分利用CPU的資源。

首先，該裝置上電復位后，SPCE061A單片機就開始自檢，檢測傳感器是否正常，檢測麥克風是否正常，檢測燃氣閥是否關閉，檢測高壓點火電路是否正常，隨后，該裝置處于待用狀態。當有有效的語音命令出現時，SPCE061A單片機就會按照語音命令的內容實現對燃氣爐灶的控制，對于燃氣爐灶在使用過程中出現的異常，該裝置也能快速地自動完成對燃氣爐灶的控制處理，以避免出現危險。為了使用上的方便，該裝置還設計了鍵盤手動控制子系統，便于手動操作控制燃氣爐灶。

2 軟件設計

該語音控制裝置的硬件電路結構簡單，工作量較大的是軟件的開發，為了達到設計要求，實現需要的功能，保證該裝置的性能，對該裝置的程序進行了認真的設計和編制，其程序框圖如圖2所示。

程序的運行過程如圖3所示。

系統上電復位，程序從0x0000地址開始執行，程序一開始就先初始化μC/OSⅡ操作系統，并向系統注冊FIQ_TMA_VEC中斷，這是個語音中斷。接著創建3個任務，優先級分別為：0,1,4。任務一的主要功能是保證其他兩個任務運行；任務二的主要功能是負責火焰傳感;任務三的主要任務是負責監聽命令和語音報警。最后啟動μC/OSⅡ操作系統。程序從主函數main，轉到了μC/OSⅡ操作系統任務之間的切換。任務一先運行，保證任務二、三運行。如果點火命令執行則任務三把COMMNOE_FLAG置1，FireOpened置0，并檢測FireOpened是否為1，如果為1，則關閉電子打火。火焰點著后，任務二把FireOpened置1。COMMNOE_FLAG置0。如果熄火命令執行，則任務三把FireClosed置1，任務二檢測到FireClosed為1，則不報警，否則報警。

3 結語

將語音控制技術應用于燃氣爐灶，這是一個非常有意義的嘗試，鑒于目前市場上并沒有相同產品出現，應該說也是很有創意的開發，從實驗的結論來看，對于提高燃氣爐灶的使用安全性，改善操控性都有非常明顯的效果。雖然該裝置的開發離成熟的產品面市還有一段路要走，主要就是如何讓燃氣爐灶與控制裝置合二為一，成為一個成熟的產品走向市場，但相信這類產品的面市，一定能得到用戶的認可，受到用戶的歡迎。

參考文獻

［1］羅亞非.凌陽16位單片機應用基礎［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2003.

［2］袁霞，杜潛，姚麗娜，等.基于凌陽單片機SPCE061A的語音識別控制系統的設計［J］.河南機電高等專科學校學報,2007,15(2):118-120.

［3］張福學.傳感器應用及其電路精選［M］.北京：電子工業出版社，1991.

［4］陶厚鑫.基于PSTN的智能語音報警系統.沿海企業與科技,2007,12(12):56-59.

［5］雷思孝,李伯成,雷向莉.單片機原理及實用技術——凌陽16位單片機原理及應用.西安:西安電子科技大學出版社,2004.

［6］許良越.從區別特征理論看聲紐四等［J］.四川師范大學學報:社會科學版,2003,30(5):64-69.

［7］何燕玲,馬建國.嵌入式語音識別系統設計［J］.微計算機信息,2007,23(35):29-30,19.

［8］龍銀東,劉宇紅,敬嵐,等.在Matlab環境下實現的語音識別［J］.微計算機信息,2007,23(34):255-256,276.

［9］余良俊,張友純.基于LPCC的話者識別系統［J］.科技資訊,2007(31):1-3.

［10］李戰明,蘇敏,趙正天,等.基于HMM和PNN的混合語音識別模型［J］.電聲技術,2007,31(12):44-46,50.

［11］MiniOS用戶操作手冊.凌陽科技股份有限公司.