曹 藝,桂宏凡,韋高梧
(湖北職業(yè)技術學院汽車學院,湖北 孝感 432000)
基于語音識別技術的智能通風柜的設計
曹 藝1,桂宏凡2,韋高梧3
(湖北職業(yè)技術學院汽車學院,湖北 孝感 432000)
傳統(tǒng)的實驗室通風柜控制設備主要完成對電源、照明、排風控制等功能,其產(chǎn)品集成度低,功能較為簡單,另外,現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多為滑動安裝在通風柜中部,其需要操作人員手動將其推上或拉下,存在操作不便,費時費力的缺陷。本設計克服現(xiàn)有技術的不足,提供一種基于普通話的語音識別智能控制系統(tǒng)。
通風柜;語音識別;單片機
現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多為滑動安裝在通風柜中部,其需要操作人員手動將其推上或拉下,存在操作不便,費時費力的缺陷。通風柜的電控元件主要是控制燈光、風機和水流,這些電控元件都需要人工按下相應的控制按鍵來完成,但是因為實驗室的用品多為化學品且有毒有害化學品多,人操作時難免雙手會接觸到有害物體,長期積累下來,會對操作人員的健康和通風柜的長期使用造成一定的風險,所以為了要盡可能少接觸設備和用品,需要一種能自動控制通風柜玻璃視窗、燈光、風機的設備和裝置。
語音識別通風柜的組成主要包括:微控制器(單片機)、語音識別模塊、無線麥克風、揚聲器、電機、鏈條、鋼化玻璃視窗、照明燈管、風機。
圖1 語音識別通風柜的外觀結(jié)構(gòu)
如圖1所示,其中,微控制器、語音識別模塊、揚聲器、無線麥克風接收器統(tǒng)一集成在柜體右側(cè)前面的側(cè)面上,微控制器和語音識別模塊內(nèi)嵌在柜體內(nèi),而揚聲器和無線麥克風接收器裸露在外表面。電機和驅(qū)動鏈條連接在一起,放置在玻璃視窗上側(cè)的柜體內(nèi),用于帶動玻璃視窗上升或者下降。與無線麥克風接收器相對應的,無線麥克風攜帶在實驗人員的身上。在通風柜的柜體內(nèi),每個部分:電機、風機、照明燈管通過各自的驅(qū)動電路和微控制器相連。
通風柜以微控制器(單片機)為核心,以語音識別模塊為主要元件,配以電機驅(qū)動電路,燈管驅(qū)動電路,風機驅(qū)動電路組成(如圖3所示)。無線麥克風接收來自通風柜操作人員的語音信息,經(jīng)過無線傳輸?shù)綗o線麥克風接收器,接收器再將信號傳輸給語音識別模塊,語音識別模塊根據(jù)人的語音信息進行識別,并轉(zhuǎn)化為相應的操作指令,然后傳送到微控制器,微控制器根據(jù)接收到的操作指令對通風柜玻璃視窗、照明燈管、風機的運動狀態(tài)進行控制,如:玻璃視窗上升、下降、停止;照明燈管的亮與滅;風機的轉(zhuǎn)動與停止,于此同時,揚聲器會播報當前正在執(zhí)行的語音指令的執(zhí)行情況。
將需要用到的語音指令通過編程存放到語音識別模塊中,這些語音指令包括玻璃視窗、照明燈管、風機的控制指令,玻璃視窗的語音指令可設置為“上升”、“下降”、“停止”;照明燈管的語音指令可設置為“開燈”、“關燈”;風機的語音指令可設置為“打開風機”、“關閉風機”。這些語音指令對應的二進制代碼為:“上升”為0001、“下降”為0010、“停止”為0011、“開燈”為0100、“關燈”為0101、“打開風機”為0110、“關閉風機”為0111。語音指令設置完畢,操作人員可開始通過麥克風發(fā)出相應的語音指令,如發(fā)出“玻璃視窗請上升”時,麥克風將這句語音傳送到語音識別模塊,語音識別模塊開始處理,識別到預先設定的“上升”關鍵詞,開始調(diào)用“上升”的二進制代碼0001,并送到微控制器,微控制器接收到后打開電機驅(qū)動電路,電機連接著驅(qū)動鏈條,鏈條連接著通風柜的玻璃視窗,電機正轉(zhuǎn),鏈條帶動著玻璃視窗上升,于此同時,揚聲器發(fā)出操作成功的語音,如“玻璃視窗正在上升”,以此來回應操作人員的“上升”命令;相對應的,當操作人員發(fā)出“玻璃視窗請下降”時,調(diào)用二進制代碼0010,控制電機反轉(zhuǎn),鏈條帶動著玻璃視窗下降,揚聲器發(fā)出相應的語音;當操作人員發(fā)出“玻璃視窗請停止”時,調(diào)用二進制代碼0011,控制電機停止,玻璃視窗不運動。
現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多需要操作人員手動將其推上或拉下,照明燈管和風機需要人工手動按下按鈕來控制,這些操作方式存在操作不便,費時費力的缺陷。本文采用語音識別技術和無線語音通信技術,以實現(xiàn)通風柜的智能化控制。系統(tǒng)通過操作人員的語音命令實現(xiàn)了通風柜的自動控制,真正解放人的雙手,減輕了人的負擔,讓操作人員更專注于試驗對象。
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TB47
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1671-3818(2016)10-0180-01
曹藝(1989-),男,湖北人,碩士,助教,研究方向:可持續(xù)設計與制造、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品開發(fā)。