基于單片機(jī)的語(yǔ)音光感智能開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

溫玉春+康俊峰+孟超平

摘 要：語(yǔ)音光感控制開(kāi)關(guān)，是用語(yǔ)音和光照度兩個(gè)信號(hào)共同控制電路的通斷，即語(yǔ)音以及光照度同時(shí)達(dá)到用戶(hù)預(yù)先設(shè)定的條件，開(kāi)關(guān)才起作用，達(dá)到聞聲燈明，聞聲燈閉的效果。但白天光線(xiàn)充足時(shí)，用戶(hù)可以預(yù)先設(shè)定即使有人走過(guò)或發(fā)出響聲，也不會(huì)亮燈，從而達(dá)到智能開(kāi)關(guān)的目的。

關(guān)鍵詞：非指定語(yǔ)音；聲控；光感；智能

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.08.087

1 引言

與機(jī)器進(jìn)行語(yǔ)音交流，讓機(jī)器明白你說(shuō)什么，是人們長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別和理解過(guò)程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文字或命令的高技術(shù)。根據(jù)針對(duì)的發(fā)音人，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)分為特定人語(yǔ)音識(shí)別和非特定人語(yǔ)音識(shí)別，特定人語(yǔ)音識(shí)別只針對(duì)特定發(fā)音人，只能識(shí)別一個(gè)或幾個(gè)人的語(yǔ)音；非特定人語(yǔ)音識(shí)別，不用針對(duì)指定發(fā)音人，不分年齡、性別，只要發(fā)音人說(shuō)相同的語(yǔ)言就可識(shí)別，可以被任何人使用，更符合實(shí)際需要。語(yǔ)音識(shí)別作為一項(xiàng)人機(jī)交互高新技術(shù)，正在向各個(gè)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用。在這樣一個(gè)高科技發(fā)展時(shí)代，非指定語(yǔ)音控制已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的科技產(chǎn)品，它將會(huì)在我們?nèi)蘸蟮纳钪谐蔀楸夭豢缮俚囊徊糠帧?/p>

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案比較

2.1 語(yǔ)音光感開(kāi)關(guān)控制要求

該語(yǔ)音光感開(kāi)關(guān)用語(yǔ)音和光照度兩個(gè)信號(hào)共同控制電路的通斷，即語(yǔ)音以及光照度同時(shí)達(dá)到用戶(hù)預(yù)先設(shè)定的條件，開(kāi)關(guān)才起作用，達(dá)到聞聲燈明，聞聲燈閉的效果。但白天光線(xiàn)充足時(shí)，用戶(hù)可以預(yù)先設(shè)定即使有人發(fā)出響聲，也不會(huì)亮燈，從而達(dá)到智能開(kāi)關(guān)的目的。該語(yǔ)音開(kāi)關(guān)的工作方式為：當(dāng)夜晚時(shí)，只要有人發(fā)出“開(kāi)燈”的語(yǔ)音信號(hào)，照明燈點(diǎn)亮，發(fā)出“關(guān)燈”語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，照明燈關(guān)閉。

2.2 控制方案的選擇

2.2.1 模擬電子控制

目前，大多數(shù)的聲控開(kāi)關(guān)都是應(yīng)用模擬電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，分立元件多，不可靠；而且這類(lèi)開(kāi)關(guān)的平均使用壽命較短，主要因?yàn)殚_(kāi)關(guān)控制啟動(dòng)頻繁，啟動(dòng)電流很大，導(dǎo)致功率元件過(guò)載而損壞。

2.2.2 單片機(jī)控制

單片機(jī)又稱(chēng)為單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，它作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，結(jié)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為控制領(lǐng)域“尖端武器”，是日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。如今，單片機(jī)技術(shù)已非常成熟，未來(lái)的發(fā)展方向趨于應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)智能開(kāi)關(guān)，電路設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，修改簡(jiǎn)單，靈活方便，使用過(guò)程中也更加安全節(jié)電、智能環(huán)保，所以選擇單片機(jī)作為智能開(kāi)關(guān)的控制器。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

語(yǔ)音光感智能開(kāi)關(guān)電路使用單片機(jī)控制，選定貼片STC11L16XE芯片它具有44引腳， STC芯片加密性強(qiáng)，超強(qiáng)抗干擾，超低功耗。 利用光敏電阻進(jìn)行光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換，利用繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的短路、過(guò)載及欠壓保護(hù)，其電路如圖1所示。

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 工作過(guò)程示意圖

根據(jù)語(yǔ)音光感開(kāi)關(guān)的工作要求，繪制其工作原理示意圖，如圖2所示。

4.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.2.1 語(yǔ)音信號(hào)要求

（1）由單片機(jī)控制，繼電器充當(dāng)開(kāi)關(guān)，所以編寫(xiě)程序?yàn)椋捍诮邮盏?時(shí)，串口P2.7輸出0，開(kāi)燈；串口接收到1時(shí)，P2.7輸出1，關(guān)燈，定義字符串kai代表低電平0，定義字符串guan代表高電平1。

（2）當(dāng)發(fā)出指令“開(kāi)燈”時(shí)輸出低電平串口P2.7輸出繼電器打開(kāi)通電燈亮發(fā)出指令當(dāng)“關(guān)燈”時(shí)輸出高電平串口P2.7輸出繼電器關(guān)斷燈滅。

4.2.2 四路繼電器的部分控制程序

#include

#define kai 0； // 定義字符串kai代表低電平0

#define guan 1；// 定義字符串guan代表高電平1

unsigned char a；//a用來(lái)存放模塊的返回值

sbit JDQ1=P1^5；

sbit JDQ2=P1^2；

sbit JDQ3=P3^4；

sbit JDQ4=P3^3；

main（）

{

TMOD=0x20；

TH1=0xfd；

TL1=0xfd；

TR1=1；

SM0=0；

SM1=1；

REN=1；

EA=1；

ES=1；

while（1）

{

if（a==1）

{

JDQ1=kai；

}

else if（a==2）

{

JDQ1=guan；

}

else if（a==3）

{

JDQ2=kai；

}

else if（a==4）

{

JDQ2=guan；

}

else if（a==5）

{

JDQ3=kai；

}

else if（a==6）

{

JDQ3=guan；

}

else if（a==7）

{

JDQ4=kai；

}

else if（a==8）

{

JDQ4=guan；

}

else if（a==9）

{

JDQ1=kai；JDQ2=kai；JDQ3=kai；JDQ4=kai；

}

else if（a==10）

{

JDQ1=guan；JDQ2=guan；JDQ3=guan；JDQ4=guan；

}

……

5 語(yǔ)音光感智能開(kāi)關(guān)的性能測(cè)試

為了檢測(cè)本文設(shè)計(jì)的語(yǔ)音智能開(kāi)關(guān)的實(shí)際工作性能，筆者進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)夜晚時(shí)，只要有人發(fā)出“開(kāi)燈”的語(yǔ)音信號(hào)，照明燈點(diǎn)亮，發(fā)出“關(guān)燈”語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，照明燈關(guān)閉，白天光線(xiàn)充足時(shí)，即使有人發(fā)出響聲，也不會(huì)亮燈。此語(yǔ)音開(kāi)關(guān)達(dá)到智能開(kāi)、關(guān)的目的。圖3～圖6所示為測(cè)試效果。

6 結(jié)論

該語(yǔ)音光感智能開(kāi)關(guān)，適用于各種樓房走廊的照明，如住宅區(qū)的樓道、工廠(chǎng)、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所。它能夠滿(mǎn)足使用要求，且具有體積小、外形美觀、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

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