基于單片機的語音控制型空調遙控的設計

邵雄

摘 要：單片機的語音控制型空調遙控，以語音方式加以控制，操作更為便捷。文章以此為中心，首先分析了語音控制型空調遙控組成，其次介紹了語音控制型空調遙控軟件設計，目的在于優化控制型空調遙控設計，為空調智能化發展創造更多機會。

關鍵詞：單片機；語音控制；空調遙控；傳感器

智能家具的普及，語音系統為人們提供了很多方便。電子產品中基本都包含語音控制功能，不僅系統控制邊界，同時也拉近了人們與電子產品之間的距離。語音命令的方式控制系統運行，為人們的雙手提供更多空間，并且也是智能化發展的重要代表。基于單片機的語音控制型空調遙控設計，通過語音方式操控空調，完成對空調溫度調整、開關機的指令。

1.基于單片機的語音控制型空調遙控組成模塊

基于單片機的語音控制型空調遙控組成，主要包括單片機控制、傳感器、MP3模塊以及語音識別模塊，通過對聲音信號的檢索采集語音信息，并且以處理電路為載體將語音信息及時處理，隨后上傳到語音識別模塊，語音處理結束將其再次通過端口傳輸至單片機，單片機根據指令分析，控制空調中的設備實施運行，及時啟動空調或者調整溫度。當然單片機還可以發出操作指令，驅動MP3模塊播放設定好的語音。語音控制系統工作中，會及時檢測空調運行情況，同時還會結合室內環境參數與煙霧等設定空調運行預定值，一旦預定值與實際運行值不符，則語音控制系統會及時通過MP3給出指令，播出報警信息[1]。

1.1單片機控制模塊

語音控制系統中，單片機控制模塊主要為STC90LK52RC，該設備運行功耗低，運行速度快，同時具有超強抗干擾能力，與單片機之間能夠完全兼容。供電需求為3.3V，區別于語音識別模塊，為語音控制系統對內部數據處理提供了更多空間，并且賦予了可靠性、兼容性的優勢。

1.2語音識別模塊

語音識別模塊主要以LD3320為主，其中包括LD3320芯片以及各種語音電路，其作用是及時將語音信號進行采集與識別，同時以特定方式連接單片機。語音信號的采集主要通過麥克風，是被采集到的信號之后，會隨后發出中斷信號，并且將處理之后的語音信號返還到單片機再次進行處理。但是這種語音識別模塊存在一定局限性，智能存儲語音識別語句為50條，在空調語音系統運行中明顯不足。對此系統增設語音存儲控制命令，以MP3模塊電路存儲語音流信息，為語音控制系統運行提供更多便利。

1.3傳感器模塊

為了準確識別空調運行狀態與收集周圍環境變化，語音控制系統中設置傳感器模塊，包括火焰傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器。結合室內溫度變化、煙霧變化以及空氣變化，將收集到的信息傳輸至單片機，一旦室內發生火災或者其他情況，語音控制系統會根據單片機傳輸出的火災報警信號，通過MP3播報提示信息。當然這期間空調的指示燈會頻繁閃動予以提示。設備驅動控制主要以電氣為主，由其中一個端口將信息輸入，在另一個端口將信息輸出并且傳輸至單片機[2]。光電耦合器作用下，控制電路與動力電路，加強語音系統對電氣設備的控制性，并且利用電流輸出得到方式阻止設備運行期間高頻脈沖的干擾。

1.4遙控發射模塊

語音控制系統通過空調遙控器的方式得以運行，將語音指令轉變為對空調的操控運行指令，這便是遙控發射模塊。根據空調指令變化，轉換系統將遙控代碼進行調整，同時利用遙控發射紅外發射的方式將信息傳遞出去，操作非常便捷，并且模塊運行十分簡單可靠。

2.語音控制型空調遙控軟件設計

語音控制型空調遙控器充電之后，系統會將電路參數初始化，通過初始化處理，準確判斷語音模板是否已經得到訓練，隨后進入到已經初始化的語音模板，調整到語音識別狀態。如果發現存在語音未訓練情況，則將運行模式轉換到語音訓練狀態。語音識別狀態調整完畢，隨即將系統代入語音訓練中。按下返回鍵，回到系統識別模式。識別模式中，如果發現某些語音指令達不到系統識別標準，再次按下訓練鍵，對語音系統進行重新訓練，重新訓練的語音資料會直接將原來的語音資料覆蓋，節省語音系統存儲空間。

語音系統中語音識別、語音訓練屬于不同的模式，根據具體的語音指令進行識別與訓練，首先需要在語音模板上加入語音芯片，區別芯片中的語音內容，正常進行語音識別系統檢測，確保語音系統能夠立即進入工作狀態。語音識別控制型遙控器，初次使用一定會先進入到語音模板訓練模式，單片機將語音模板模式進行調整，隨后遙控器進入正常工作狀態，能夠準確識別使用者發出的語音信息，并且根據語音信息對空調發出指令。在正式進入語音識別之前，必須提前對語音控制系統中的語音信息加以處理，主要通過單片機、語音識別系統為主。選擇10kHz采樣頻率，將系統傳輸的語音模擬信號進行處理，采集方式必須是數字化模式，隨后對語音模擬信號以識別算法處理的方式，收集語音命令特征碼。對特征碼匹配計算之后，轉換成最終的語音結果。整個過程運行程序十分復雜，并且數據計算量非常大，正因為如此，必須進行語音命令長度限制，控制語音接受命令表述語速為每秒4-6各漢字。發出語音后，在單片機以及各個系統對語音識別過程中，信息進入到內部處理狀態，處理時間一般為0.5s，得到處理結果之后系統馬上下達語音指令，這期間的等待時間為0.5s，對于家用空調的語音智能標準來講非常理想[3]。尤其是語音控制系統運行過程中，還能夠隨時監測環境變化與室內煙霧情況，綜合干濕度變化等，一旦檢測出危險信號立即發出安全預警，為家庭空調的使用提供提高安全性。

結束語

綜上所述，基于單片機的語音控制型空調遙控的設計，充分利用單片機以及語音識別模塊，引導空調逐漸朝著智能家居方向發展。利用對語音信息的收集與識別，對空調及時發出控制指令，并且檢測室內環境變化，及時提出語音提示，為現在的家具空調使用提供了極大的方便，并且具備系統運行穩定、系統結構完整、系統運行效率高等優勢。

參考文獻：

[1] 蔣紅梅，劉沛.基于SYN7318的語音控制家居系統設計[J].科技視界，2018，No.233（11）：112-113.

[2] 李勇，蔡利強，譚國炎.基于STM32單片機的家居設備語音控制系統設計[J].科技與創新，2018.

[3] 陳盛，胡維平，張佑賢.基于嵌入式的語音控制系統的設計與實現[J].電子設計工程，2018，6（19）：63-67.