基于SPCE061A的燈光電器語音控制實(shí)現(xiàn)

楊麗英

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南通 226010）

基于SPCE061A的燈光電器語音控制實(shí)現(xiàn)

楊麗英

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南通 226010）

系統(tǒng)采用SPCE061A微處理器作為控制核心，可任設(shè)某個地點(diǎn)對隨便某個房間燈光、電器等通過講話實(shí)現(xiàn)開、關(guān)，或開、關(guān)的任意啟動節(jié)點(diǎn)、時刻、運(yùn)行時間等隨心所欲控制，實(shí)現(xiàn)定時、預(yù)約等全方位精準(zhǔn)控制。家庭燈光電器智能語音控制使用相對容易，識別命令成功率很高、具有較強(qiáng)的抗干擾能力，特別方便老人及行動不便或工作疲倦辛苦白領(lǐng)人群使用。

SPCE061A微處理器;燈光電器;語音識別;智能控制

0　概述

家庭智能化、智能生活是未來的發(fā)展方向和趨勢。但是采用語音識別對家庭燈光、器系統(tǒng)進(jìn)行控制的系統(tǒng)國內(nèi)還不多見。語音識別目前已經(jīng)是成熟可靠的技術(shù)，包含有語音的錄制和播放以及語音壓縮編碼和解碼、識別等各種核心技術(shù)。一般設(shè)計(jì)開發(fā)語音識別技術(shù)多采用單片機(jī)擴(kuò)展開發(fā)，從前常見的單片機(jī)很難實(shí)現(xiàn)語音識別繁復(fù)算法。本家庭燈光電器智能語音控制系統(tǒng)采用SPCE061A微處理器為控制核心為16位μ'nSP架構(gòu)的微處理器芯片。其具有硬件乘法器件可以實(shí)現(xiàn)乘法和內(nèi)積運(yùn)算等繁瑣的運(yùn)算功能。單個計(jì)算執(zhí)行周期為49MHz因此運(yùn)算處理速度快。該核心CPU有32K字節(jié)程序存儲器和2K字節(jié)SRAM。有ADC和DAC模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能，MIC_ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換通道由AGC自動增益的功能特點(diǎn)，因此自動將語音信號采集到芯片內(nèi)部，經(jīng)過兩個十位電流輸出型DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡單外接功放即可實(shí)現(xiàn)語音播放。具有這些硬件資源所以一個單芯片就能完美實(shí)現(xiàn)語音處理家庭燈光、電器相關(guān)控制功能。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),主要模塊包括:1、單片機(jī)控制模塊；2、弱強(qiáng)電驅(qū)動轉(zhuǎn)換模塊；3、綜合布線模塊4、燈光電器終端模塊；5、人機(jī)交互模塊以及電源模塊6、軟件程序設(shè)計(jì)模塊7、語音辨識設(shè)計(jì)、功能模塊等。

1　語音控制識別的簡單實(shí)現(xiàn)原理方案：

語音控制識別的簡單實(shí)現(xiàn)原理方案一般有語音錄入訓(xùn)練以及語音再識別兩個處理過程。語音錄入訓(xùn)練訓(xùn)練就是處理器對采集的相關(guān)語音通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號分析和處理，然后采用一定的算法提取語音特征信息存貯在特定的存貯空間單元，作為固定的待處理比對數(shù)據(jù)模型；語音再識別就是CPU對剛剛采集到通過模數(shù)轉(zhuǎn)換的語音控制數(shù)據(jù)樣本一樣進(jìn)行差不多的分析和處理，同樣形成語音特征信息進(jìn)行存貯保存，對這前后兩個特征信息模型通過復(fù)雜的算法來進(jìn)行比對，比對后如果二者匹配度高度相似，命令的語音就被識別成功。

2　家庭燈光電器智能語音識別控制流程

語音對家庭各個房間內(nèi)燈光電器控制識別：第一是初始化操作進(jìn)程，初始化操作就是將SPCE061A微處理器的IOB0～I(xiàn)OB15等輸入或者輸出口等進(jìn)行設(shè)置初始化，用以控制繼電器或者可控硅電路動作用以控制燈光亮滅、電器工作等。第二是訓(xùn)練過程，訓(xùn)練過程是建立對應(yīng)的語音模型。系統(tǒng)運(yùn)行程序啟動時候先判斷各個燈光電器模塊是否曾訓(xùn)練，如沒被訓(xùn)練則首先對其它們實(shí)施訓(xùn)練，一旦訓(xùn)練成功就將訓(xùn)練成功的語音數(shù)據(jù)保存在程序設(shè)定分配好的系統(tǒng)自帶的FLASH存貯單元中。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的語音模型預(yù)先設(shè)定FLASH存儲區(qū)0xe000單元為首單元。數(shù)據(jù)存貯器FLASH初始化或擦除后預(yù)設(shè)為0xffff，訓(xùn)練成功存儲的語音數(shù)據(jù)保存在0x0055開始地址中，該存貯地址單元為系統(tǒng)辨識器自動生成。然后通過這個單元的數(shù)值進(jìn)行分析是否被訓(xùn)練。被訓(xùn)練過就把原先存儲在數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)調(diào)出來重新加載在辨識器就可以了。

3　基于SPCE061A微處理器的家庭燈光電器智能語音控制的相關(guān)程序簡介

（1）燈光電器語音識別控制訓(xùn)練子程序：系統(tǒng)初始化的程序首先分析判斷到訓(xùn)練標(biāo)志數(shù)據(jù)位的存貯內(nèi)容，如果該存貯內(nèi)容是0xffff時，就對使用者提示進(jìn)行語音訓(xùn)練，依次訓(xùn)練房間各個燈光電器等指令，等待每個燈光電器都語音訓(xùn)練成功后控制子程序返回到主程序，最后語音提示整個語音控制訓(xùn)練完畢。以下是部分的語音初始化訓(xùn)練控制子程序，CONTROL_GOTO()返回值不為0時意味著語音訓(xùn)練不成功，必須再進(jìn)行一次訓(xùn)練，CONTROL_GOTO)返回?cái)?shù)值為0表示語音訓(xùn)練成功，然后才可以接著進(jìn)行下一條語音識別訓(xùn)練指令。

VOIDTRIANWORD_GO(){WHILE(CONTROL_GOTO() (CONMAND_NUM,S_NAME)!=0);//語音訓(xùn)練對象名稱

WHILE(CONTROL_GOTO()(CONTROL_GO1)!=0);//語音訓(xùn)練第1個燈光電器

WHILE(CONTROL_GOTO()(CONTROL_GO1)!=02)!=0);//語音訓(xùn)練第2個燈光電器…..}

（2）燈光電器語音控制識別子程序。語音控制識別就是通過控制程序讀取辨識器辨識的正確結(jié)果，CPU判斷分析是否有語音控制指令，有語音控制就返回識別結(jié)果相關(guān)指令號，對不同識別結(jié)果號對應(yīng)名稱就對應(yīng)不同的執(zhí)行操作。然后等待進(jìn)行下一次的指令觸發(fā)。

（3）燈光電器執(zhí)行動作子程序。燈光電器動作子程序包括有燈光開、關(guān)、定時、預(yù)約以及電器啟動、關(guān)閉等相關(guān)的子程序。由燈光控制原理和驅(qū)動電路分析知：只要相應(yīng)的輸出口為高電平就可以使對應(yīng)的燈光或者電器動作。程序有相應(yīng)的語音提示、對端口數(shù)據(jù)置位和定時器啟動等。

WOIDCANMAND_Go(){CANMAND_GOTO(GOTO1,3);//*語音提示進(jìn)行命令操作

4　結(jié)束語

基于SPCE061A單片機(jī)的家庭燈光電器智能語音控制一體化采用SPCE061A微處理器作為控制核心，可以在家庭某個特定地點(diǎn)對家庭所有各個房間燈光、電器等通過語音講話實(shí)現(xiàn)開、關(guān)基本控制。通過講話直接控制開、關(guān)的啟動時刻、啟動時間等，實(shí)現(xiàn)定時、預(yù)約等全方位精準(zhǔn)控制。特別方便老人行動不便人群或者人天冷、疲倦時使用，具有極大的市場前景。本語音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用SPCE061A處理芯片的軟硬件資源，從而完美實(shí)現(xiàn)了家庭燈光電器語音控制。智能化和智能生活是未來的發(fā)展方向和趨勢，但是采用語音識別對家庭燈光、電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的系統(tǒng)國內(nèi)還不多見，本系統(tǒng)可以完善這一空缺。這個系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案用一個芯片就實(shí)現(xiàn)了語音識別燈光電器控制的功能。本家庭燈光電器智能語音控制操作比較簡單，識別成功概率高、抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了家庭智能化控制系統(tǒng)完美的解決。

[1]羅亞非,凌陽16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

[2]薛鈞義,張彥斌,凌陽16位單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[3]凌陽大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站www.unsp.com.cn.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.128

楊麗英（1973-）,女,吉林榆樹人,本科,主要從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)及單片機(jī)開發(fā)研究.