基于WEGASUN-M6的語(yǔ)音控制多功能課桌的設(shè)計(jì)

雒珊　李亞?wèn)|

摘? 要：本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心控制器，通過(guò)WEGASUN-M6語(yǔ)音識(shí)別模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、TM1638數(shù)碼管顯示模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制的多功能學(xué)生課桌。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：語(yǔ)音對(duì)話功能、計(jì)時(shí)功能、風(fēng)扇功能，本設(shè)計(jì)完成了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)并制作成實(shí)物，系統(tǒng)經(jīng)測(cè)試，完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有可推廣性和使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：WEGASUN-M6語(yǔ)音識(shí)別模塊;STC89C52;多功能課桌

中圖分類號(hào)：TN923? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。近幾年，帶有語(yǔ)音識(shí)別功能的智能家居產(chǎn)品已備受人們青睞。語(yǔ)音智能控制，可以免去傳統(tǒng)人工操作的束縛，為人們的工作和生活帶來(lái)極大的便利。例如家有學(xué)生的家庭中，一個(gè)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(yǔ)音計(jì)時(shí)定時(shí)功能，可以讓孩子自己管理學(xué)習(xí)作業(yè)時(shí)間，而避免了采用傳統(tǒng)手表等手動(dòng)記時(shí)方式存在的忘記及時(shí)操作而忽略記時(shí)的尷尬;在夏天，又因天氣炎熱，造成寫(xiě)作業(yè)或辦公心浮氣躁，枯燥乏味，故增加風(fēng)扇功能和語(yǔ)音聊天功能，增強(qiáng)學(xué)生寫(xiě)作業(yè)的舒適體驗(yàn)和趣味性，所以本設(shè)計(jì)立足于生活和市場(chǎng)，秉承便捷生活的原則和理念[1]，設(shè)計(jì)了一款基于WEGASUN-M6語(yǔ)音控制模塊實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音定時(shí)記時(shí)、語(yǔ)音風(fēng)扇、語(yǔ)音聊天的一款現(xiàn)代智能多功能課桌。

1 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于WEGASUN-M6的語(yǔ)音控制多功能課桌，系統(tǒng)首先由語(yǔ)音識(shí)別模塊采集外部語(yǔ)音信號(hào)，當(dāng)用戶說(shuō)出相應(yīng)識(shí)別語(yǔ)句的時(shí)候，語(yǔ)音識(shí)別模塊內(nèi)部進(jìn)行算法匹配，當(dāng)相似結(jié)果達(dá)到一定百分比就確定為成功并通過(guò)串口通信的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī)，最終單片機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)向外發(fā)設(shè)出相應(yīng)的控制信號(hào)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

本設(shè)計(jì)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(wěn)定電壓，為保證語(yǔ)音識(shí)別穩(wěn)定，電流需穩(wěn)定在1A，系統(tǒng)主控芯片采用STC89C52為控制核心，計(jì)時(shí)部分則采用DS1302時(shí)鐘模塊，顯示則應(yīng)用TM1638數(shù)碼管模塊進(jìn)行顯示，語(yǔ)音識(shí)別采用WEGASUN-M6語(yǔ)音識(shí)別模塊，風(fēng)扇部分則采用L298N驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電扇的驅(qū)動(dòng)，語(yǔ)音識(shí)別模塊與單片機(jī)的通信方式為串口通信，單片機(jī)與L298N為普通IO控制，單片機(jī)與DS1302時(shí)鐘模塊和TM1638數(shù)碼管模塊都是采用SPI總線的通信協(xié)議進(jìn)行通信[2]。整體邏輯如下：STC89C52單片機(jī)為主控芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)于DS1302時(shí)鐘模塊和TM1638數(shù)碼管顯示模塊的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作以及L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制，語(yǔ)音識(shí)別模塊則識(shí)別外部傳來(lái)的語(yǔ)音指令，識(shí)別成功后并用串口通信的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)判斷并發(fā)出下一步的控制信號(hào)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件由單片機(jī)最小系統(tǒng)、TM1638數(shù)碼管模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、WEGASUN-M6語(yǔ)音識(shí)別模塊等組成。其系統(tǒng)硬件電路圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在程序開(kāi)始需要進(jìn)行外設(shè)等配置的初始化，初始化完成后需要對(duì)語(yǔ)音識(shí)別模塊進(jìn)行上電等初始化的操作，隨后進(jìn)行DS1302時(shí)鐘模塊通信協(xié)議的配置（包含讀寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)和控制函數(shù)的聲明和調(diào)用），接下來(lái)進(jìn)行L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的初始化，也就是對(duì)使能端進(jìn)行使能操作，然后無(wú)限循環(huán)檢測(cè)語(yǔ)音識(shí)別串口的接收值，如系統(tǒng)收到開(kāi)始計(jì)時(shí)的指令，語(yǔ)音識(shí)別模塊就會(huì)通過(guò)串口返回給單片機(jī)一個(gè)十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)，通過(guò)主函數(shù)掃描的方式進(jìn)行判斷，隨后開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能，如系統(tǒng)收到語(yǔ)音對(duì)話的指令，同樣，系統(tǒng)也會(huì)通過(guò)同樣的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)話的功能。而風(fēng)扇功能在本系統(tǒng)中有所區(qū)別，如果系統(tǒng)開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能的同時(shí)并開(kāi)啟風(fēng)扇，在程序中函數(shù)編寫(xiě)，在打開(kāi)風(fēng)扇的同時(shí)還要繼續(xù)維持之前計(jì)時(shí)的動(dòng)作，而系統(tǒng)沒(méi)有開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能的時(shí)候開(kāi)啟風(fēng)扇，系統(tǒng)無(wú)需開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能，故風(fēng)扇功能的口令和返回值會(huì)有所區(qū)別[3]。其主程序運(yùn)行流程圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行介紹

局部調(diào)試成功后，剩下的就是代碼邏輯部分的編寫(xiě)和外包裝的設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中，外形是用紙盒模擬房間和學(xué)生課桌，然后用銅柱固定系統(tǒng)中的各個(gè)模塊，用杜邦線來(lái)連接各個(gè)模塊與電路，外部供電為5V電壓，從單片機(jī)最小系統(tǒng)的VCC和GND向外引排針供各個(gè)模塊使用，單片機(jī)最小系統(tǒng)的供電是由USB充電線或者充電寶來(lái)供電。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果。

功能1：計(jì)時(shí)功能

如若啟動(dòng)計(jì)時(shí)功能，應(yīng)喊出“開(kāi)始計(jì)時(shí)”系統(tǒng)則答復(fù)“我愛(ài)你，所以為你計(jì)時(shí)”系統(tǒng)啟動(dòng)計(jì)時(shí)功能并實(shí)時(shí)顯示時(shí)間;若關(guān)閉計(jì)時(shí)功能，應(yīng)喊出“停止計(jì)時(shí)”系統(tǒng)則答復(fù)“休息一段時(shí)間，你是最棒的”系統(tǒng)便停止計(jì)時(shí)。

功能2：風(fēng)扇功能

當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能1時(shí)，若想開(kāi)啟風(fēng)扇功能，應(yīng)喊出“打開(kāi)風(fēng)扇”系統(tǒng)則答復(fù)“風(fēng)扇已打開(kāi)”這時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若想關(guān)閉風(fēng)扇功能，應(yīng)喊出“關(guān)閉風(fēng)扇”系統(tǒng)則答復(fù)“風(fēng)扇已關(guān)閉”這時(shí)風(fēng)扇關(guān)閉。

當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有開(kāi)啟計(jì)時(shí)功能時(shí)，若想開(kāi)啟風(fēng)扇功能，應(yīng)喊出“風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)”系統(tǒng)則答復(fù)“我愛(ài)你，像風(fēng)一樣自由”這時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng);若想關(guān)閉風(fēng)扇功能，應(yīng)喊出“風(fēng)扇停止”系統(tǒng)則答復(fù)“關(guān)就關(guān)，不吹風(fēng)我可以吹?！边@時(shí)風(fēng)扇關(guān)閉。

功能3：語(yǔ)音對(duì)話功能

語(yǔ)音對(duì)話功能只需喊出需要識(shí)別的語(yǔ)句便可以，如喊出“你來(lái)自哪里”系統(tǒng)則答復(fù)“我來(lái)自M78星云，很久很久以前，我來(lái)到地球”，如喊出“介紹一下你自己”系統(tǒng)則答復(fù)“我叫****”等，具體語(yǔ)音信息可根據(jù)需求自行設(shè)定。

5 系統(tǒng)誤差分析

測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，只有語(yǔ)音識(shí)別偶爾會(huì)出現(xiàn)識(shí)別不準(zhǔn)的現(xiàn)象。分析原因如下：

（1）提供的電壓和電流不能穩(wěn)定在5V和1A。

（2）普通話的標(biāo)準(zhǔn)程度和外界干擾導(dǎo)致識(shí)別不正確。

6 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)基于WEGASUN-M6的一款具有語(yǔ)音控制的多功能課桌，立足于生活和市場(chǎng)，為人們工作和學(xué)習(xí)提供便捷智能舒適的學(xué)習(xí)生活體驗(yàn)，整個(gè)設(shè)計(jì)均采用語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)全局控制，通過(guò)完成硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)、實(shí)物制作調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成了語(yǔ)音對(duì)話功能、計(jì)時(shí)功能、風(fēng)扇功能，具有一定的市場(chǎng)實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李澤彬，姚有峰，張飛龍，等.基于單片機(jī)的智能家居語(yǔ)音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2017（8）：175～182.

[2]王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng).單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：98-112.

[3]汪康寧，趙甜甜，王夢(mèng)嬌，等.基于LD3320的語(yǔ)音應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].揚(yáng)電子制作，2016（17）：21.

[4]馬帥，高岳.基于STC89C51的智能窗簾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量，2017（08）：32-34.

[5]彭啟琮，李玉柏，管慶.DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2013.