基于WEGASUN-M6的語音控制多功能課桌的設計

雒珊　李亞東

摘? 要：本設計以STC89C52單片機為核心控制器，通過WEGASUN-M6語音識別模塊、DS1302時鐘模塊、TM1638數碼管顯示模塊、L298N電機驅動模塊等來實現語音控制的多功能學生課桌。系統實現三個功能：語音對話功能、計時功能、風扇功能，本設計完成了硬件電路設計和軟件程序設計并制作成實物，系統經測試，完全實現了設計目標，具有可推廣性和使用價值。

關鍵詞：WEGASUN-M6語音識別模塊;STC89C52;多功能課桌

中圖分類號：TN923? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0078-03

Abstract： This design takes STC89C52 microcontroller as the core controller， and through voice recognition module， DS1302 clock module， TM1638 digital tube display module， L298N motor drive module and so on， intends to realize the voice control of students' desks， so as to realize three functions：voice dialogue function， time counting function and fan function. This design has completed the hardware design and software program design and made the real object. The system has been tested and fully realized the goal of the project design， which has the popularization and the use value.

Keywords： WEGASUN-M6 speech recognition module; STC89C52; multifunctional desk

智能家居是電子技術、通信技術、自動化技術等相結合的產物。近幾年，帶有語音識別功能的智能家居產品已備受人們青睞。語音智能控制，可以免去傳統人工操作的束縛，為人們的工作和生活帶來極大的便利。例如家有學生的家庭中，一個多功能課桌就是父母和孩子的“得力助手”，它除了基本課桌功能外，還具有智能語音計時定時功能，可以讓孩子自己管理學習作業時間，而避免了采用傳統手表等手動記時方式存在的忘記及時操作而忽略記時的尷尬;在夏天，又因天氣炎熱，造成寫作業或辦公心浮氣躁，枯燥乏味，故增加風扇功能和語音聊天功能，增強學生寫作業的舒適體驗和趣味性，所以本設計立足于生活和市場，秉承便捷生活的原則和理念[1]，設計了一款基于WEGASUN-M6語音控制模塊實現語音定時記時、語音風扇、語音聊天的一款現代智能多功能課桌。

1 系統總體方案的設計

本設計是基于WEGASUN-M6的語音控制多功能課桌，系統首先由語音識別模塊采集外部語音信號，當用戶說出相應識別語句的時候，語音識別模塊內部進行算法匹配，當相似結果達到一定百分比就確定為成功并通過串口通信的方式發送數據給單片機，最終單片機根據接收到的數據向外發設出相應的控制信號。經實驗，本設計具有較強的實用性。

系統組成框圖如圖1所示。

本設計供電部分可由電池盒、USB充電線及充電寶等供電方式提供5V的穩定電壓，為保證語音識別穩定，電流需穩定在1A，系統主控芯片采用STC89C52為控制核心，計時部分則采用DS1302時鐘模塊，顯示則應用TM1638數碼管模塊進行顯示，語音識別采用WEGASUN-M6語音識別模塊，風扇部分則采用L298N驅動模塊實現對電扇的驅動，語音識別模塊與單片機的通信方式為串口通信，單片機與L298N為普通IO控制，單片機與DS1302時鐘模塊和TM1638數碼管模塊都是采用SPI總線的通信協議進行通信[2]。整體邏輯如下：STC89C52單片機為主控芯片，實現對于DS1302時鐘模塊和TM1638數碼管顯示模塊的讀寫數據操作以及L298N電機驅動模塊的控制，語音識別模塊則識別外部傳來的語音指令，識別成功后并用串口通信的方式發送數據給單片機，單片機根據接收的數據判斷并發出下一步的控制信號。

2 系統硬件設計

系統硬件由單片機最小系統、TM1638數碼管模塊、L298N電機驅動模塊、DS1302時鐘模塊、WEGASUN-M6語音識別模塊等組成。其系統硬件電路圖如圖2所示。

3 系統軟件設計

在程序開始需要進行外設等配置的初始化，初始化完成后需要對語音識別模塊進行上電等初始化的操作，隨后進行DS1302時鐘模塊通信協議的配置（包含讀寫數據函數和控制函數的聲明和調用），接下來進行L298N電機驅動模塊的初始化，也就是對使能端進行使能操作，然后無限循環檢測語音識別串口的接收值，如系統收到開始計時的指令，語音識別模塊就會通過串口返回給單片機一個十六進制的數據，通過主函數掃描的方式進行判斷，隨后開啟計時功能，如系統收到語音對話的指令，同樣，系統也會通過同樣的工作方式來實現語音對話的功能。而風扇功能在本系統中有所區別，如果系統開啟計時功能的同時并開啟風扇，在程序中函數編寫，在打開風扇的同時還要繼續維持之前計時的動作，而系統沒有開啟計時功能的時候開啟風扇，系統無需開啟計時功能，故風扇功能的口令和返回值會有所區別[3]。其主程序運行流程圖如圖3所示。

4 系統實際運行介紹

局部調試成功后，剩下的就是代碼邏輯部分的編寫和外包裝的設計，在本設計中，外形是用紙盒模擬房間和學生課桌，然后用銅柱固定系統中的各個模塊，用杜邦線來連接各個模塊與電路，外部供電為5V電壓，從單片機最小系統的VCC和GND向外引排針供各個模塊使用，單片機最小系統的供電是由USB充電線或者充電寶來供電。實際運行結果。

功能1：計時功能

如若啟動計時功能，應喊出“開始計時”系統則答復“我愛你，所以為你計時”系統啟動計時功能并實時顯示時間;若關閉計時功能，應喊出“停止計時”系統則答復“休息一段時間，你是最棒的”系統便停止計時。

功能2：風扇功能

當系統開啟計時功能1時，若想開啟風扇功能，應喊出“打開風扇”系統則答復“風扇已打開”這時風扇轉動;當開啟計時功能風扇轉動時，若想關閉風扇功能，應喊出“關閉風扇”系統則答復“風扇已關閉”這時風扇關閉。

當系統沒有開啟計時功能時，若想開啟風扇功能，應喊出“風扇轉動”系統則答復“我愛你，像風一樣自由”這時風扇轉動;若想關閉風扇功能，應喊出“風扇停止”系統則答復“關就關，不吹風我可以吹?！边@時風扇關閉。

功能3：語音對話功能

語音對話功能只需喊出需要識別的語句便可以，如喊出“你來自哪里”系統則答復“我來自M78星云，很久很久以前，我來到地球”，如喊出“介紹一下你自己”系統則答復“我叫****”等，具體語音信息可根據需求自行設定。

5 系統誤差分析

測試中發現，只有語音識別偶爾會出現識別不準的現象。分析原因如下：

（1）提供的電壓和電流不能穩定在5V和1A。

（2）普通話的標準程度和外界干擾導致識別不正確。

6 結束語

本設計基于WEGASUN-M6的一款具有語音控制的多功能課桌，立足于生活和市場，為人們工作和學習提供便捷智能舒適的學習生活體驗，整個設計均采用語音實現全局控制，通過完成硬件電路設計、軟件程序設計、實物制作調試等環節，完成了語音對話功能、計時功能、風扇功能，具有一定的市場實用價值。

參考文獻：

[1]李澤彬，姚有峰，張飛龍，等.基于單片機的智能家居語音控制系統設計[J].電子設計工程，2017（8）：175～182.

[2]王東鋒，王會良，董冠強.單片機C語言應用100例[M].北京：電子工業出版社，2009：98-112.

[3]汪康寧，趙甜甜，王夢嬌，等.基于LD3320的語音應用系統的設計[J].揚電子制作，2016（17）：21.

[4]馬帥，高岳.基于STC89C51的智能窗簾系統的設計[J].電子質量，2017（08）：32-34.

[5]彭啟琮，李玉柏，管慶.DSP技術的發展與應用[M].北京：高等教育出版社，2013.