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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(tǒng)的按鍵形式的指令,實(shí)現(xiàn)基于語音識別模塊的萬能遙控器。
【關(guān)鍵詞】語音識別 遙控器 智能控制
1 引言
目前家用電器產(chǎn)品基本上都配套有相應(yīng)的紅外線遙控器設(shè)備,一個復(fù)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(qū)分,而且由于編碼形式不同,功能都不兼容,經(jīng)常要換遙控器.每部遙控器都需裝配相應(yīng)的干電池,極為浪費(fèi),與此同時,傳統(tǒng)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(nèi)雖有學(xué)習(xí)型的紅外遙控器,但絕大多數(shù)是采用復(fù)制遙控器紅外載波達(dá)到學(xué)習(xí)目的,但采用專用的遙控集成芯片導(dǎo)致設(shè)計(jì)復(fù)雜,設(shè)計(jì)復(fù)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(tǒng)的按鍵形式的指令,實(shí)現(xiàn)一款基于語音識別模塊的萬能遙控器。
2 學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)原理
學(xué)習(xí)型遙控器主要是把原始遙控器發(fā)出的紅外遙控信號進(jìn)行完全拷貝,而不管遙控器是什么格式的,信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)膲嚎s后存儲在ROM 里面,當(dāng)需要發(fā)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(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的功能。
2.1 語音識別控制模塊原理:
采用凌陽公司生產(chǎn)的SPCE061A 單片機(jī)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(jìn)行聲音采集,轉(zhuǎn)換成數(shù)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(yīng)的控制命令,并通過單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的紅外控制命令發(fā)射出去實(shí)現(xiàn)控制功能。
2.2 系統(tǒng)總體方案介紹
整個系統(tǒng)主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、語音輸出電路、紅外發(fā)射電路組成。通過分析按鍵命令或語音識別結(jié)果,利用正常的結(jié)果以紅外指令碼發(fā)出,控制家電的運(yùn)行,同時用語音提示。系統(tǒng)組成如圖 1 所示。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
初步設(shè)計(jì)的萬能語音遙控器,主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、擴(kuò)展功能電路、語音輸出電路、紅外發(fā)射電路組成。用戶通過按鍵,完成遙控功能,保留按鍵功能、擴(kuò)展功能(語音報(bào)溫和報(bào)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(zhuǎn)換電路(MIC輸入)和7路用于其它功能的A/D轉(zhuǎn)換電路。前者能用來進(jìn)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(jìn)行語音識別;后者中,選擇其中1路進(jìn)行溫度采集,由按鍵控制溫度的播報(bào)。SPCE061A有豐富的時基信號,采用2Hz的時鐘進(jìn)行計(jì)數(shù),并進(jìn)行萬年歷計(jì)算,由按鍵控制播報(bào)時間。硬件電路如圖 2所示。
硬件上共設(shè)計(jì)了13個按鍵,采用4×4的行列式鍵盤,IOB0~I(xiàn)OB3設(shè)置成輸入口,IOB4~I(xiàn)OB7設(shè)置成輸出口,預(yù)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(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、無方向性、頻率響應(yīng)寬、保真度好等優(yōu)點(diǎn),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(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,熱敏電阻靈敏度高、價格便宜。mnSP?內(nèi)核是一個通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu),亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小、可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式構(gòu)成,可形成各種不同系列派生產(chǎn)品,以適合不同場合的應(yīng)用。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。
3.2 學(xué)習(xí)型遙控器部分
學(xué)習(xí)型遙控器在使用之前,先對原始的家電遙控器進(jìn)行原始信號的拷貝。當(dāng)原始遙控器像學(xué)習(xí)型遙控器發(fā)射紅外遙控信號時,學(xué)習(xí)型遙控器將信號接收,進(jìn)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(xué)習(xí)。以同樣的方式對其他的遙控器進(jìn)行學(xué)習(xí),并將其學(xué)習(xí)到的編碼形式同樣存儲在存儲器里面。這樣就可以實(shí)現(xiàn)多種遙控器功能集成于一個學(xué)習(xí)型的遙控器中。圖3給出了學(xué)習(xí)型遙控器工作示意圖。
4 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
當(dāng)遙控器接收到矩陣鍵盤或者語音識別模塊發(fā)來的指令后,通過單片機(jī)將存儲器里面相應(yīng)模式下的信號控制編碼還原,并且將其加載到38KHz的載波當(dāng)中發(fā)射出去,實(shí)現(xiàn)控制家電的功能。遙控器的相關(guān)程序流程圖如圖4和圖5所示。
5 結(jié)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制家電器件,達(dá)到節(jié)約資源、方便的效果,另一方面通過引進(jìn)了語音識別技術(shù),實(shí)現(xiàn)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。
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作者簡介
李亞光(1990-),山西省臨汾市人。大學(xué)本科學(xué)歷?,F(xiàn)就讀于北方工業(yè)大學(xué)。
作者單位
北方工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院 北京市 100144