雒珊　李亞東

摘? 要：本設(shè)計以STC89C52單片機為核心控制器，通過WEGASUN-M6語音識別模塊、DS1302時鐘模塊、TM1638數(shù)碼管顯示模塊、L298N電機驅(qū)動模塊等來實現(xiàn)語音控制的多功能學生課桌。系統(tǒng)實現(xiàn)三個功能：語音對話功能、計時功能、風扇功能，本設(shè)計完成了硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計并制作成實物，系統(tǒng)經(jīng)測試，完全實現(xiàn)了設(shè)計目標，具有可推廣性和使用價值。

關(guān)鍵詞：WEGASUN-M6語音識別模塊;STC89C52;多功能課桌

中圖分類號：TN923? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0078-03

Abstract： This design takes STC89C52 microcontroller as the core controller， and through voice recognition module， DS1302 clock module， TM1638 digital tube display module， L298N motor drive module and so on， intends to realize the voice control of students' desks， so as to realize three functions：voice dialogue function， time counting function and fan function. This design has completed the hardware design and software program design and made the real object. The system has been tested and fully realized the goal of the project design， which has the popularization and the use value.

Keywords： WEGASUN-M6 speech recognition module; STC89C52; multifunctional desk

智能家居是電子技術(shù)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。近幾年，帶有語音識別功能的智能家居產(chǎn)品已備受人們青睞。語音智能控制，可以免去傳統(tǒng)人工操作的束縛，為人們的工作和生活帶來極大的便利。例如家有學生的家庭中，一個多功能課桌就是父母和孩子的“得力助手”，它除了基本課桌功能外，還具有智能語音計時定時功能，可以讓孩子自己管理學習作業(yè)時間，而避免了采用傳統(tǒng)手表等手動記時方式存在的忘記及時操作而忽略記時的尷尬;在夏天，又因天氣炎熱，造成寫作業(yè)或辦公心浮氣躁，枯燥乏味，故增加風扇功能和語音聊天功能，增強學生寫作業(yè)的舒適體驗和趣味性，所以本設(shè)計立足于生活和市場，秉承便捷生活的原則和理念[1]，設(shè)計了一款基于WEGASUN-M6語音控制模塊實現(xiàn)語音定時記時、語音風扇、語音聊天的一款現(xiàn)代智能多功能課桌。

1 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計

本設(shè)計是基于WEGASUN-M6的語音控制多功能課桌，系統(tǒng)首先由語音識別模塊采集外部語音信號，當用戶說出相應識別語句的時候，語音識別模塊內(nèi)部進行算法匹配，當相似結(jié)果達到一定百分比就確定為成功并通過串口通信的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機，最終單片機根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)向外發(fā)設(shè)出相應的控制信號。經(jīng)實驗，本設(shè)計具有較強的實用性。

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

本設(shè)計供電部分可由電池盒、USB充電線及充電寶等供電方式提供5V的穩(wěn)定電壓，為保證語音識別穩(wěn)定，電流需穩(wěn)定在1A，系統(tǒng)主控芯片采用STC89C52為控制核心，計時部分則采用DS1302時鐘模塊，顯示則應用TM1638數(shù)碼管模塊進行顯示，語音識別采用WEGASUN-M6語音識別模塊，風扇部分則采用L298N驅(qū)動模塊實現(xiàn)對電扇的驅(qū)動，語音識別模塊與單片機的通信方式為串口通信，單片機與L298N為普通IO控制，單片機與DS1302時鐘模塊和TM1638數(shù)碼管模塊都是采用SPI總線的通信協(xié)議進行通信[2]。整體邏輯如下：STC89C52單片機為主控芯片，實現(xiàn)對于DS1302時鐘模塊和TM1638數(shù)碼管顯示模塊的讀寫數(shù)據(jù)操作以及L298N電機驅(qū)動模塊的控制，語音識別模塊則識別外部傳來的語音指令，識別成功后并用串口通信的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機，單片機根據(jù)接收的數(shù)據(jù)判斷并發(fā)出下一步的控制信號。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件由單片機最小系統(tǒng)、TM1638數(shù)碼管模塊、L298N電機驅(qū)動模塊、DS1302時鐘模塊、WEGASUN-M6語音識別模塊等組成。其系統(tǒng)硬件電路圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在程序開始需要進行外設(shè)等配置的初始化，初始化完成后需要對語音識別模塊進行上電等初始化的操作，隨后進行DS1302時鐘模塊通信協(xié)議的配置（包含讀寫數(shù)據(jù)函數(shù)和控制函數(shù)的聲明和調(diào)用），接下來進行L298N電機驅(qū)動模塊的初始化，也就是對使能端進行使能操作，然后無限循環(huán)檢測語音識別串口的接收值，如系統(tǒng)收到開始計時的指令，語音識別模塊就會通過串口返回給單片機一個十六進制的數(shù)據(jù)，通過主函數(shù)掃描的方式進行判斷，隨后開啟計時功能，如系統(tǒng)收到語音對話的指令，同樣，系統(tǒng)也會通過同樣的工作方式來實現(xiàn)語音對話的功能。而風扇功能在本系統(tǒng)中有所區(qū)別，如果系統(tǒng)開啟計時功能的同時并開啟風扇，在程序中函數(shù)編寫，在打開風扇的同時還要繼續(xù)維持之前計時的動作，而系統(tǒng)沒有開啟計時功能的時候開啟風扇，系統(tǒng)無需開啟計時功能，故風扇功能的口令和返回值會有所區(qū)別[3]。其主程序運行流程圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)實際運行介紹

局部調(diào)試成功后，剩下的就是代碼邏輯部分的編寫和外包裝的設(shè)計，在本設(shè)計中，外形是用紙盒模擬房間和學生課桌，然后用銅柱固定系統(tǒng)中的各個模塊，用杜邦線來連接各個模塊與電路，外部供電為5V電壓，從單片機最小系統(tǒng)的VCC和GND向外引排針供各個模塊使用，單片機最小系統(tǒng)的供電是由USB充電線或者充電寶來供電。實際運行結(jié)果。

功能1：計時功能

如若啟動計時功能，應喊出“開始計時”系統(tǒng)則答復“我愛你，所以為你計時”系統(tǒng)啟動計時功能并實時顯示時間;若關(guān)閉計時功能，應喊出“停止計時”系統(tǒng)則答復“休息一段時間，你是最棒的”系統(tǒng)便停止計時。

功能2：風扇功能

當系統(tǒng)開啟計時功能1時，若想開啟風扇功能，應喊出“打開風扇”系統(tǒng)則答復“風扇已打開”這時風扇轉(zhuǎn)動;當開啟計時功能風扇轉(zhuǎn)動時，若想關(guān)閉風扇功能，應喊出“關(guān)閉風扇”系統(tǒng)則答復“風扇已關(guān)閉”這時風扇關(guān)閉。

當系統(tǒng)沒有開啟計時功能時，若想開啟風扇功能，應喊出“風扇轉(zhuǎn)動”系統(tǒng)則答復“我愛你，像風一樣自由”這時風扇轉(zhuǎn)動;若想關(guān)閉風扇功能，應喊出“風扇停止”系統(tǒng)則答復“關(guān)就關(guān)，不吹風我可以吹?！边@時風扇關(guān)閉。

功能3：語音對話功能

語音對話功能只需喊出需要識別的語句便可以，如喊出“你來自哪里”系統(tǒng)則答復“我來自M78星云，很久很久以前，我來到地球”，如喊出“介紹一下你自己”系統(tǒng)則答復“我叫****”等，具體語音信息可根據(jù)需求自行設(shè)定。

5 系統(tǒng)誤差分析

測試中發(fā)現(xiàn)，只有語音識別偶爾會出現(xiàn)識別不準的現(xiàn)象。分析原因如下：

（1）提供的電壓和電流不能穩(wěn)定在5V和1A。

（2）普通話的標準程度和外界干擾導致識別不正確。

6 結(jié)束語

本設(shè)計基于WEGASUN-M6的一款具有語音控制的多功能課桌，立足于生活和市場，為人們工作和學習提供便捷智能舒適的學習生活體驗，整個設(shè)計均采用語音實現(xiàn)全局控制，通過完成硬件電路設(shè)計、軟件程序設(shè)計、實物制作調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成了語音對話功能、計時功能、風扇功能，具有一定的市場實用價值。

參考文獻：

[1]李澤彬，姚有峰，張飛龍，等.基于單片機的智能家居語音控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2017（8）：175～182.

[2]王東鋒，王會良，董冠強.單片機C語言應用100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：98-112.

[3]汪康寧，趙甜甜，王夢嬌，等.基于LD3320的語音應用系統(tǒng)的設(shè)計[J].揚電子制作，2016（17）：21.

[4]馬帥，高岳.基于STC89C51的智能窗簾系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子質(zhì)量，2017（08）：32-34.

[5]彭啟琮，李玉柏，管慶.DSP技術(shù)的發(fā)展與應用[M].北京：高等教育出版社，2013.