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蓝牙技术

语音蓝牙智能灯设计


基于语音和蓝牙控制的智能灯设计

语音识别技术,也称自动语音识别,是一种通过机械将人类的语音信号内容转换成相应的文本或者命令的技术,例如按键、二进制编码或者字符序列,也就是让机器听懂人类的语言。随着科学技术的发展,人们寻求一种更为直接的人机对话方式——语音识别技术。语音控制智能灯设计很好地解决了传统开关灯的不方便、不安全、控制地点受限等问题,实现对灯的语音识别控制,具有广阔的应用前景和市场前景。

一、蓝牙控制的智能灯方案设计

(一)总体结构设计。系统整体分为如下几个部分:语音识别模块、51单片机、蓝牙模块、助眠模块、音乐播放模块、自动调光模块。

本系统的硬件主要基于STC12C5A60 S2单片机和LD 3320语音控制芯片,当语音芯片识别到用户的语音信号后,通过控制器处理这些信号,然后发送到外围设备来实现对设备的控制。

(二)主控制模块。主控制器STC 12C5A 60S2单片机的工作电压为3.3V,双串口,两个独立串口,40个I/0接口,因此足以满足主控制系统对资源的需要,且高速低功耗。

(三)语音识别模块。

1.语音识别的基本原理。语音识别过程主要包括语音信号的预处理、特征提取和模式匹配。一是预处理的过程是预滤波、采样、量化、加窗、端点检测、预加重。二是特征提取的参数要有高度的区别性和独立性。三是模式匹配是数据结构中字符串的一种基本算法。

2.语音控制。LD 332 0是针对非特定人的语音识别芯片,可直接实现语音识别,人机互动。为了实现对智能灯更好的控制,降低其他音源影响,本系统采用两级指令控制系统。

通过编辑程序,首先设定一级指令,然后设定二级指令,例如设定一级指令为“大宝”时,则写入“da bao”,设定二级指令为“打开”时,则写入“da kai”。当用户先说出一级指令“大宝”后,然后才能说出二级指令,从而来实现对设备的控制。当接收到一级指令“大宝”时,LED指示灯点亮,随后接收二级语音指令“开灯”或者“关灯”,LED指示灯熄灭,完成对应指令。一系列的二级语音口令可以自定义设置去实现对智能灯的语音控制。

利用LD 3320语音芯片,大大简化了语音处理的技术步骤。语音识别芯片完成的工作有:把通过M IC输入的声音进行频谱分析一提取语音特征一和关键词语列表中的关键词语进行对比匹配一找出得分最高的关键词语作为识别结果输出。只需要确定寄存器读写操作方式,熟悉寄存器的功能,确定所需寄存器的地址,编写驱动程序;最后由主单片机完成家电的控制。

利用LD 3320语音芯片,实现了“声音和家电”沟通,具有抗干扰能力强、一语多关、方便(老年人和残疾人使用)等特点,应用前景广阔。

(四)无线信息传输——蓝牙模块。利用H C一05蓝牙发射/接收模块完成“操作指令”的发送和接收,蓝牙芯片可以在20米范围内传输信息,通过无线的方式避免了有线时不必要的烦恼。通过编辑程序,H C一05蓝牙可以主从机相互转换。

(五)助眠模块。据调查,橙色光可防止褪黑素抑制效应,在橙色光下入睡的人比在蓝色光下入睡的人更有睡意。因此,本系统选用橙色光帮助人们更快进入睡眠。

(六)音乐模块。特定的自然音声会使人们的心放松平静。当人们发出“打开音乐”的指令时,音乐播放器中的音乐就会响起,从而帮助人们更快进入睡眠。

(七)自动调光模块。利用光敏电阻传感器对环境光线的敏感来触发单片机和继电器模块,模块在环境光线亮度达不到设定阈值,输出高电平,当外界环境光线亮度超过设定阈值时,输出低电平,且灯的光线亮度随环境自适应。

(八)放大电路模块。在实验过程中出现了电压不足,导致灯光不够亮的问题,利用三极管NPN得以解决,电压增益A=R c/R e,限制是A必须小于三极管的B值,利用电压放大电路,从而能够使灯变亮。

二、智能灯性能测试

LD 3320语音识别芯片能在以下两种情况给出识别结果:一是在预定时间接收语音数据后,芯片对数据运算进行分析和处理,给出识别结果;二是在接收到语音信号后,语音芯片控制器分析语音数据,然后给出识别结果。

本系统主要用于语音控制智能灯,选用了三位音色不同的同学来检测LD3320芯片的语音识别性能。测试结果如表1。经过验证,在实验室安静的环境下,LD3320语音控制芯片对于非特定人声的语音命令识别率可达90%以上。

总结

本文所设计的智能灯实现了语音和蓝牙控制灯的各个模块的功能,比如:打开/关闭灯、打开/关闭音乐。实验结果表明,智能灯对特定指令识别率高达90%以上,达到了较好的实验效果。本智能灯解放了人的双手,实现了智慧生活,并更好地帮助了老年人、残疾人等特殊群体,适合批量化生产,具有很好的市场前景。

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