基于語音識別的萬能遙控器的設計

李亞光　蔣如意　孫海燕

摘 要 研制一種集家電遙控器功能于一身的萬能遙控器，通過將各種遙控器的紅外載波記錄在一個專門的存儲空間中，實現眾多遙控器集成于一個智能遙控器中，用軟件取代硬件的形式實現智能化在這種遙控器上裝上一種語音識別的智能控制功能，通過語音命令取代傳統的按鍵形式的指令，實現基于語音識別模塊的萬能遙控器。

【關鍵詞】語音識別 遙控器 智能控制

1 引言

目前家用電器產品基本上都配套有相應的紅外線遙控器設備，一個復雜過一個，每個家庭里可能光遙控器就有好幾臺，使用起來不好區分，而且由于編碼形式不同，功能都不兼容，經常要換遙控器.每部遙控器都需裝配相應的干電池，極為浪費，與此同時，傳統的遙控器都是按鍵型的，一旦過了些時日，按鍵上的功能字樣模糊了，很難識別，特別是對于那些功能較多的遙控器，這個問題尤為困擾人。目前國內雖有學習型的紅外遙控器，但絕大多數是采用復制遙控器紅外載波達到學習目的，但采用專用的遙控集成芯片導致設計復雜，設計復雜，集成度高，成本也較高。本論文研制一種集家電遙控器功能于一身的萬能遙控器，通過將各種遙控器的紅外載波記錄在一個專門的存儲空間中，實現眾多遙控器集成于一個智能遙控器中，用軟件取代硬件的形式實現智能化。在這種遙控器上裝上一種語音識別的智能控制功能，通過語音命令取代傳統的按鍵形式的指令，實現一款基于語音識別模塊的萬能遙控器。

2 學習型遙控器的設計原理

學習型遙控器主要是把原始遙控器發出的紅外遙控信號進行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式的，信號經過適當的壓縮后存儲在ROM 里面，當需要發射紅外信號時，只需將儲存在存儲器里面的遙控編碼讀出，還原成原始信號即可實現學習的功能。

2.1 語音識別控制模塊原理：

采用凌陽公司生產的SPCE061A 單片機里面的集成語音識別功能，對需要用到的控制功能的語音指令進行聲音采集，轉換成數字信號形式儲存在存儲器里面，一旦識別接收到外界的語音信號，就會從存儲器里面取出對應的控制命令，并通過單片機產生相應的紅外控制命令發射出去實現控制功能。

2.2 系統總體方案介紹

整個系統主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、語音輸出電路、紅外發射電路組成。通過分析按鍵命令或語音識別結果，利用正常的結果以紅外指令碼發出，控制家電的運行，同時用語音提示。系統組成如圖 1 所示。

3 系統硬件設計

初步設計的萬能語音遙控器，主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、擴展功能電路、語音輸出電路、紅外發射電路組成。用戶通過按鍵，完成遙控功能，保留按鍵功能、擴展功能（語音報溫和報時功能）。

3.1 語音和拓展功能部分

SPCE061A有1路專用于采集語音信號的A/D轉換電路（MIC輸入）和7路用于其它功能的A/D轉換電路。前者能用來進行語音識別、錄音等的語音信號的輸入，在本遙控器里用來采集語音信號，進行語音識別；后者中，選擇其中1路進行溫度采集，由按鍵控制溫度的播報。SPCE061A有豐富的時基信號，采用2Hz的時鐘進行計數，并進行萬年歷計算，由按鍵控制播報時間。硬件電路如圖 2所示。

硬件上共設計了13個按鍵，采用4×4的行列式鍵盤，IOB0～IOB3設置成輸入口，IOB4～IOB7設置成輸出口，預留3個按鍵作為備用鍵。

語音識別電路比較簡單，MIC選用駐極體話筒。駐極體話筒具有結構簡單、重量輕、體積小、無方向性、頻率響應寬、保真度好等優點，它的偏壓由SPCE061A的VMIC管腳提供。

SPCE061A提供了2個10位D/A輸出通道AUD1、AUD2，用于輸出語音信號，每個通道的輸出能力為3mA?？紤]到功耗，在這里采用了單通道AUD1輸出。

通過IOB8輸出的PWM信號（IOB8、IOB9有特殊功能）可以作為紅外載波信號，其頻率由可編程定時器TimerA（或TimerB）的溢出頻率決定。

溫度傳感器采用普通負溫度系數熱敏電阻，熱敏電阻靈敏度高、價格便宜。mnSP?內核是一個通用的核結構。除此之外的其它功能模塊均為可選結構，亦即這種結構可大可小、可有可無。借助這種通用結構附加可選結構的積木式構成，可形成各種不同系列派生產品，以適合不同場合的應用。這樣做無疑會使每一種派生產品具有更強的功能和更低的成本。

3.2 學習型遙控器部分

學習型遙控器在使用之前，先對原始的家電遙控器進行原始信號的拷貝。當原始遙控器像學習型遙控器發射紅外遙控信號時，學習型遙控器將信號接收，進行拷貝并壓縮，然后將壓縮后的信號存儲在存儲器里，從而對原始遙控器完成學習。以同樣的方式對其他的遙控器進行學習，并將其學習到的編碼形式同樣存儲在存儲器里面。這樣就可以實現多種遙控器功能集成于一個學習型的遙控器中。圖3給出了學習型遙控器工作示意圖。

4 系統軟件實現

當遙控器接收到矩陣鍵盤或者語音識別模塊發來的指令后，通過單片機將存儲器里面相應模式下的信號控制編碼還原，并且將其加載到38KHz的載波當中發射出去，實現控制家電的功能。遙控器的相關程序流程圖如圖4和圖5所示。

5 結論

本論文研制一種集家電遙控器功能于一身的萬能遙控器，通過將各種遙控器的紅外載波記錄在一個專門的存儲空間中，實現眾多遙控器集成于一個智能遙控器中，通過軟件取代硬件的形式，實現多功能化的遙控器，一方面解決了家庭中遙控器過多的煩惱局面，實現系統控制家電器件，達到節約資源、方便的效果，另一方面通過引進了語音識別技術，實現遙控器的人工智能化，使得遙控器的操作更加容易上手，方便快捷。

參考文獻

[1]程小輝，康艷萍.可識別載波的紅外遙控自學習模塊研究與設計[J].電子技術應用，2013，39（2）：121-124.

[2]黃海陽，吳錘紅.一種基于單片機的紅外遙控信號解碼新方法[J].單片機與嵌入式系統應用，2012，12（07）：30-33.

[3]劉新，懷彬，陸婷.一種紅外遙控編碼專用芯片的設計與實現[J].中國集成電路，2010，19（11）：43-48.

[4]蘇鵬，周風余，陳磊.基于STM32的嵌入式語音識別模塊設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2011，11（2）：42-45.

[5]陳喜春.基于LD3320語音識別專用芯片實現的語音控制[J].電子技術，2011，38（11）：20-21.

作者簡介

李亞光（1990-），山西省臨汾市人。大學本科學歷?，F就讀于北方工業大學。

作者單位

北方工業大學電子信息工程學院 北京市 100144