家電語音控制器的製作方法

2023-06-05 08:57:31

專利名稱：：家電語音控制器的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及家電控制領域，具體是一種家電語音控制器，可以完成對數字量以及模擬量的控制，因此可用作電視機、空調、冰箱等各種家電的控制中心。
背景技術：
：目前智能化設備的迅速發展，並且得到了廣泛的應用，家用電器業開始朝著智能的方向發展。智能化、人性化已成為目前衡量一個家電性能的重要指標，方便自然已成為人們的重要追求，但是目前家電設備的控制方式給用戶的使用帶來諸多不便。利用語音識別技術實現語音控制是提高家電產品人性化、智能化的重要途徑之一語音識別技術自從引入了隱馬爾可夫模型(HMM)之後，識別率有了很大的提高，尤其是在孤立詞和連接詞識別中，識別率達到95%以上，基本達到實用的水平。但是因為語音識別的計算量非常大，難以實現，因此一直制約著應用。目前對語音識別的應用並不是很多，尤其是家用電器這個行業。
發明內容為了解決現有家電設備的控制方式給用戶的使用帶來的諸多不便，本實用新型提供一種用語音來控制家用電器的設備，用戶只需說出指令即可通過該設備控制家用電器完成相應的動作。本實用新型採取的技術方案是一種家電語音控制器，主要由給單片機控制系統供電的電源模塊、單片機控制系統，連接在家電設備和單片機輸出埠之間的家電控制電路組成；單片機控制系統由具有語音識別功能的單片機，與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路組成。工作原理是通過語音錄入電路把聲音錄入單片機中，單片機對聲音進行實時監控，並完成語音的識別、聲音的存儲和回放。採用對特定人語音的識別控制家電，即系統首先通過訓練，然後根據訓練結果完成識別。單片機I/0A口作為鍵盤輸入以完成訓練、留言、擦除等功能，I/0B口作為輸出完成對家電的控制。本實用新型的有益效果操作簡單並配有語音提示、體積小、價格便宜、控制方便靈活，適用於各種家電的語音控制。圖1是本實用新型電原理框圖；圖2是基於HMM的孤立字或詞識別流程圖；圖3是硬體電路原理圖；圖4是主程序流程圖；圖5是語音辨識原理框圖；圖6是辨識程序流程3[0014]圖7是語音播放與識別中斷服務程序流程圖。具體實施方式如圖1所示，基於單片機和語音辨識技術的嵌入式智能控制系統，單片機以及分別與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路共同組成了單片機控制系統，電源模塊給單片機控制系統供電，單片機控制系統輸出連接家電控制電路。如圖2所示，在嵌入式語音命令辨識系統中，既要保證識別的正確率，又要受到存儲空間的限制，所以採用了離散的隱馬爾可夫模型(DHMM)對孤立字或詞的識別，即對每一個孤立字或詞用HMM加以描述，並通過訓練來完成。特徵提取可採用線性預測倒譜係數作為特徵矢量，用Viterbi識別算法進行模板的匹配。如圖3所示，主控元件單片機採用凌陽SPCE061A單片機，屬於凌陽u'nSpTM系列產品的微控制器，主要作用是實現語音的訓練和識別、語音的播放，並完成對周邊電路的控制。SPCE061A是具有DSP功能的十六位單片機，有較高的處理速度，能夠容易的處理複雜的數位訊號，也適於數字語音識別應用，並且具有內置自動增益控制功能的麥克風輸入方式、雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能和32位可獨立編程的I/O接口，具有很強的控制能力。SPCE061A的I/0B口的輸出對家電的開關動作進行控制。電源模塊採用正5V直流電源供電，5V直流電壓經過電壓調整元件SPY0029後給整個系統供電。VDDH為SPCE061A單片機的I/O電平參考，接SPCE061A單片機的51腳，這種接法使得I/O輸入輸出高電平為3.3V;VDDP為PLL鎖相環電源，接SPCE061A單片機的7腳；VDD和VDDA為數字電源，分別接SPCE061A單片機的15腳和36腳；AVSS1是模擬地，接SPCE061A單片機的24腳；VSS是數字地，接SPCE061A單片機的38腳；AVSS2接音頻輸出電路的AVSS2。在語音錄入電路中，AGC接音頻錄入AGC引腳，OPI接麥克風的第二運放輸入腳，MICOUT接麥克風的第一運放輸出腳，MICN接麥克風的負向輸入腳，MICP接麥克風正向輸入腳，VCM接ADC參考電壓輸出腳，VMIC接麥克風電源。語音信號經麥克風轉換成電信號，由隔直電容隔掉直流成分，然後輸入至SPCE061A單片機內部前置放大器。SPCE061A單片機內部自動增益控制電路AGC能隨時跟蹤、監視前置放大器輸出的音頻信號電平，當輸入信號增大時，AGC電路自動減小放大器的增益；當輸入信號減小時，AGC電路自動增大放大器的增益，以便使進入A/D的信號保持在最佳電平，又可使削波減至最小。鍵盤電路採用I/0A的低八位作為鍵盤輸入，I/0A3-I/0A7目前保留不用。I/0A0為訓練按鍵1，I/0A1為訓練按鍵2，I/0A2位識別鍵。如有需要可擴展更多，以便完成更為複雜的動作。在放音電路中，SPCE061A單片機內置了兩個DAC通道，均可用於音頻輸出，DAC1和DAC2輸出的模擬電流信號通過DAC1和DAC2管腳輸出。DAC的輸出範圍從0x0000到OxFFFF。如果DAC的輸出數據被處理成PCM數據，必須讓DAC輸出數據的直流電平保持為0x8000，且僅高10位數據起作用。DAC1和DAC2的輸出數據應寫入P_DAC1(寫)($7017)和P—DAC2(寫)($7016)單元。上電復位後，兩個DAC均被自動打開。該實施例採用一路信號作為音頻輸出，另一路作為模擬量的控制信號輸出，用於模擬信號的控制，如需多路模擬信號的輸出，可採用0832等DAC器件進行外部擴展。[0022]如圖4所示，系統初始化之後，就是一個死循環。這個循環裡的運作可以分為三部分鍵盤掃描、根據鍵值設置子狀態及根據子狀態作相應的操作。系統初始化程序主要完成I/O埠的初始化，鍵盤掃描的初始化，程序用彙編語言編寫。設置I/OA口的低八位為帶有下拉電阻的輸入口。1/0B口為帶上拉電阻的輸出口。鍵盤掃描初始化，程序調用I/O埠初始化程序，完成初始化。內部FLASH的讀寫程序，32K字的內部FLASH被劃分為128個PAGE(每個PAGE存儲容量為256字)，第一頁[0x8000-0x80ff]最後一頁為[0xff00-0xffff]。上電以後，晶片就處於讀存儲單元狀態，讀存儲單元的操作與SRAM相同。對於特定人聲的識別需要經過訓練來完成識別前的準備工作，訓練完成以後將訓練模板保存，識別時調用模板進行匹配，語音辨識原理框圖如圖5所示。訓練完成以後將訓練模板保存即命令序號和播放提示音的序號，訓練成功返回O，用C語言編寫程序。由於受到片內SRAM存儲空間的限制，採用分組識別的方式，以增加識別命令數目。即只有當訓練人輸入觸發命令以後才能進行相應的操作，執行過程中先將觸發命令調入SRAM，等識別出觸發命令以後再調入其對應的其他命令並完成相應得操作，若沒有識別出命令則程序重新返回到初始位置，辨識程序流程圖如圖6所示。放音程序，凌陽SPCE061A單片機的音頻壓縮格式有多種，本系統採用的是SACM_S480，壓縮比為80:3，壓縮比較大，音質一般，但佔有存儲空間小。適用於在嵌入式系統中語音播放。中斷服務程序，凌陽SPCE061A單片機中斷系統，可以提供14個中斷源，具有兩個中斷優先級，可實現兩級中斷嵌套功能。用戶可以用關中斷指令(或復位)屏蔽所有的中斷請求，也可以用開中斷指令使CPU接受中斷申請。每一個中斷源可以用軟體獨立控制為開或關中斷狀態，但中斷級別不可用軟體設置，語音播放與識別中斷服務程序流程圖如圖7所示。I/0B輸出控制程序，凌陽SPCE061A單片機的I/0B口為十六位可獨立編程的雙向輸入輸出口。設置I/0B的相應的控制寄存器既可完成對I/0B的編程操作實現複雜的控制功能。對某一位的設定都可以通過設定3個基本項(數據向量Data、屬性向量Attribut1/0n和方向控制向量Directl/0n)來完成。3個埠內每個對應的位組合在一起，形成一個控制字，用來定義相應1/0口位的輸入輸出狀態和方式。由於目前條件的限制，本實施例中只做了兩人訓練識別，控制兩路信號，但是只要需要可以對其進行擴展，完成更複雜的控制功能。系統運行如下當設備加電以後，系統開始初始化，播放使用幫助提示音，然後進入鍵盤掃描程序，並根據按鍵進入相應的子程序。當按下一鍵時，開始按照系統的提示音進行訓練，完成之後會把訓練結果自動存入FLASH對應的存儲單元中去。過程如下tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6當按下按鍵二時，訓練方法同按鍵一，只是將訓練結果存入了不同的存儲單元中。當按下按鍵三時，播放開始識別提示音並將FLASH中觸發命令的數據寫入到SRAM中去，辨識器初始化並啟動實時監控程序，進入辨識子程序。過程如下tableseeoriginaldocumentpage6當到達設定時間仍沒有聽到觸發命令時，系統將重新初始的辨識狀態，以便完成其他的動作。需要注意的是在每次提示音結束後2-3秒再輸入命令或當上次應答結束2-3秒後再發布命令。本實用新型是基於凌陽SPCE061A十六位單片機和語音識別技術的嵌入式智能控制系統，既可以控制數字量也可以控制模擬量，有著豐富的輸出控制口，具有非常強的控制能力。其最大特色就是可以完成語音對家電的控制。使用戶可以用語言控制家電，從而擺脫使用遙控器的麻煩，系統經過進一步改造可以形成家庭的語音控制終端。權利要求一種家電語音控制器，主要由給單片機控制系統供電的電源模塊、單片機控制系統，連接在家電設備和單片機輸出埠之間的家電控制電路組成；其特徵是單片機控制系統由具有語音識別功能的單片機，與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路組成。2.根據權利要求1所述的家電語音控制器，其特徵是所述的單片機採用凌陽SPCE061A單片機。專利摘要本實用新型公開了一種家電語音控制器，涉及家電控制領域。單片機以及分別與單片機連接的鍵盤電路、語音錄入電路、放音電路共同組成了單片機控制系統，電源電路給單片機控制系統供電，單片機控制系統輸出連接家電控制電路。單片機對聲音進行實時監控，並完成語音的識別、聲音的存儲和回放。採用對特定人語音的識別來控制家電，即系統首先通過訓練，然後根據訓練結果完成識別。I/OA口作為鍵盤輸入以完成訓練、留言、擦除等功能，I/OB口作為輸出完成對家電的控制。本實用新型的有益效果是操作簡單並配有語音提示、體積小、價格便宜，適用於各種家電的語音控制。文檔編號G10L21/00GK201514761SQ20092020993公開日2010年6月23日申請日期2009年9月23日優先權日2009年9月23日發明者於坤,王建貴申請人:上海大屯能源股份有限公司