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(gè)專門的存儲(chǔ)空間中，實(shí)現(xiàn)眾多遙控器集成于一個(gè)智能遙控器中，用軟件取代硬件的形式實(shí)現(xiàn)智能化在這種遙控器上裝上一種語音識(shí)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(shí)現(xiàn)基于語音識(shí)別模塊的萬能遙控器。

【關(guān)鍵詞】語音識(shí)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(gè)復(fù)雜過一個(gè)，每個(gè)家庭里可能光遙控器就有好幾臺(tái)，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(fèi)，與此同時(shí)，傳統(tǒng)的遙控器都是按鍵型的，一旦過了些時(shí)日，按鍵上的功能字樣模糊了，很難識(shí)別，特別是對(duì)于那些功能較多的遙控器，這個(gè)問題尤為困擾人。目前國(guó)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(dá)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(jì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)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(gè)專門的存儲(chǔ)空間中，實(shí)現(xiàn)眾多遙控器集成于一個(gè)智能遙控器中，用軟件取代硬件的形式實(shí)現(xiàn)智能化。在這種遙控器上裝上一種語音識(shí)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(shí)現(xiàn)一款基于語音識(shí)別模塊的萬能遙控器。

2 學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)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(hào)進(jìn)行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式的，信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)膲嚎s后存儲(chǔ)在ROM 里面，當(dāng)需要發(fā)射紅外信號(hào)時(shí)，只需將儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器里面的遙控編碼讀出，還原成原始信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的功能。

2.1 語音識(shí)別控制模塊原理：

采用凌陽公司生產(chǎn)的SPCE061A 單片機(jī)里面的集成語音識(shí)別功能，對(duì)需要用到的控制功能的語音指令進(jìn)行聲音采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器里面，一旦識(shí)別接收到外界的語音信號(hào)，就會(huì)從存儲(chǔ)器里面取出對(duì)應(yīng)的控制命令，并通過單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的紅外控制命令發(fā)射出去實(shí)現(xiàn)控制功能。

2.2 系統(tǒng)總體方案介紹

整個(gè)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(shí)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(yùn)行，同時(shí)用語音提示。系統(tǒng)組成如圖 1 所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)的萬能語音遙控器，主要由鍵盤輸入電路、MIC輸入電路、擴(kuò)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(kuò)展功能（語音報(bào)溫和報(bào)時(shí)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(hào)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(jìn)行語音識(shí)別、錄音等的語音信號(hào)的輸入，在本遙控器里用來采集語音信號(hào)，進(jìn)行語音識(shí)別；后者中，選擇其中1路進(jìn)行溫度采集，由按鍵控制溫度的播報(bào)。SPCE061A有豐富的時(shí)基信號(hào)，采用2Hz的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，并進(jìn)行萬年歷計(jì)算，由按鍵控制播報(bào)時(shí)間。硬件電路如圖 2所示。

硬件上共設(shè)計(jì)了13個(gè)按鍵，采用4×4的行列式鍵盤，IOB0～I(xiàn)OB3設(shè)置成輸入口，IOB4～I(xiàn)OB7設(shè)置成輸出口，預(yù)留3個(gè)按鍵作為備用鍵。

語音識(shí)別電路比較簡(jiǎn)單，MIC選用駐極體話筒。駐極體話筒具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，它的偏壓由SPCE061A的VMIC管腳提供。

SPCE061A提供了2個(gè)10位D/A輸出通道AUD1、AUD2，用于輸出語音信號(hào)，每個(gè)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(hào)（IOB8、IOB9有特殊功能）可以作為紅外載波信號(hào)，其頻率由可編程定時(shí)器TimerA（或TimerB）的溢出頻率決定。

溫度傳感器采用普通負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，熱敏電阻靈敏度高、價(jià)格便宜。mnSP?內(nèi)核是一個(gè)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(chǎng)合的應(yīng)用。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)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(duì)原始的家電遙控器進(jìn)行原始信號(hào)的拷貝。當(dāng)原始遙控器像學(xué)習(xí)型遙控器發(fā)射紅外遙控信號(hào)時(shí)，學(xué)習(xí)型遙控器將信號(hào)接收，進(jìn)行拷貝并壓縮，然后將壓縮后的信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里，從而對(duì)原始遙控器完成學(xué)習(xí)。以同樣的方式對(duì)其他的遙控器進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將其學(xué)習(xí)到的編碼形式同樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里面。這樣就可以實(shí)現(xiàn)多種遙控器功能集成于一個(gè)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(shí)現(xiàn)

當(dāng)遙控器接收到矩陣鍵盤或者語音識(shí)別模塊發(fā)來的指令后，通過單片機(jī)將存儲(chǔ)器里面相應(yīng)模式下的信號(hào)控制編碼還原，并且將其加載到38KHz的載波當(dāng)中發(fā)射出去，實(shí)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(gè)專門的存儲(chǔ)空間中，實(shí)現(xiàn)眾多遙控器集成于一個(gè)智能遙控器中，通過軟件取代硬件的形式，實(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制家電器件，達(dá)到節(jié)約資源、方便的效果，另一方面通過引進(jìn)了語音識(shí)別技術(shù)，實(shí)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。

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作者簡(jiǎn)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