基于語音識別的萬能遙控器的設(shè)計

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，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)計復(fù)雜，設(shè)計復(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行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式的，信號經(jīng)過適當?shù)膲嚎s后存儲在ROM 里面，當需要發(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，并通過單片機產(chǎn)生相應(yīng)的紅外控制命令發(fā)射出去實現(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

初步設(shè)計的萬能語音遙控器，主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、擴展功能電路、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、擴展功能（語音報溫和報時功能）。

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，進行語音識別；后者中，選擇其中1路進行溫度采集，由按鍵控制溫度的播報。SPCE061A有豐富的時基信號，采用2Hz的時鐘進行計數(shù)，并進行萬年歷計算，由按鍵控制播報時間。硬件電路如圖 2所示。

硬件上共設(shè)計了13個按鍵，采用4×4的行列式鍵盤，IOB0～IOB3設(shè)置成輸入口，IOB4～IOB7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，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。考慮到功耗，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行原始信號的拷貝。當原始遙控器像學(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)軟件實現(xiàn)

當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的載波當中發(fā)射出去，實現(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，實現(xiàn)系統(tǒng)控制家電器件，達到節(jié)約資源、方便的效果，另一方面通過引進了語音識別技術(shù)，實現(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。

參考文獻

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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