1、用聲音去溝通基于語(yǔ)音控制的室內(nèi)移動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)器人完成時(shí)間2014年5月8日Tankertanker Design引言 在現(xiàn)代社會(huì)，“懶人科技”大行其道，當(dāng)面臨眾多繁瑣的按鍵操作和菜單選擇的時(shí)候，簡(jiǎn)單地說(shuō)出指令，是最具有人情味的人機(jī)操作界面。讓身邊的各種電子設(shè)備可“聽(tīng)從”人類(lèi)的語(yǔ)音，是從電影“星球大戰(zhàn)”就開(kāi)始的科技發(fā)展目標(biāo)。近年來(lái)，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)發(fā)展速，取得顯著進(jìn)步，并且已經(jīng)開(kāi)始被應(yīng)用于通信、家庭服務(wù)、汽車(chē)電子、醫(yī)療、家電、消費(fèi)電子產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域 。雖然目前的科技還不能做到讓計(jì)算機(jī)完全理解人類(lèi)的所有自然語(yǔ)言，但是可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想。 語(yǔ)音控制的機(jī)器人能直接接受人的語(yǔ)音，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，操作

2、簡(jiǎn)單，應(yīng)變能力強(qiáng)。近幾年來(lái)都市火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，在消防員趕來(lái)之前就已經(jīng)燃起大火，往往會(huì)對(duì)居民財(cái)產(chǎn)造成重大損失。而如果有一個(gè)適合于家庭使用的具有語(yǔ)音控制的滅火機(jī)器人，在消防員趕來(lái)之前，可以進(jìn)行適當(dāng)滅火，盡可能地減小火勢(shì)，從而最大限度地減少人們的生命財(cái)產(chǎn)損失。而且人們室內(nèi)的安全存在著許許多多的隱患，例如煤氣的泄露，溫度的監(jiān)測(cè)，無(wú)人時(shí)的防盜安全等。所以對(duì)于研究語(yǔ)音控制的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人具有十分重要的意義。 Tankertanker Design目的與意義目的：1.通過(guò)語(yǔ)音使人與機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)通信2.以達(dá)到室內(nèi)監(jiān)控的效果意義：1.開(kāi)發(fā)一部?jī)r(jià)格便宜，能滿(mǎn)足家庭需求的語(yǔ)音控制監(jiān)測(cè)機(jī)器人。2.保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全

3、3.使家庭生活智能化，使科技更好的為人類(lèi)服務(wù)。Tankertanker Design小車(chē)實(shí)物展示與講解Tankertanker DesignTankertanker Design小車(chē)模塊簡(jiǎn)介1.LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片1.1語(yǔ)音識(shí)別芯片介紹LD3320 是一顆基于非特定人語(yǔ)音識(shí)別 技術(shù)的語(yǔ)音識(shí)別/聲控芯片。提供了真正的單芯片語(yǔ)音識(shí)別解決方案。 LD3320 芯片上集成了高精度的 A/D 和 D/A 接口，不再需要外接輔助的Flash 和 RAM，即可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別/聲控/人機(jī)對(duì)話(huà)功能。并且，識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表是可以動(dòng)態(tài)編輯的。 基于 LD3320，可以在任何的電子產(chǎn)品中，甚至包括最簡(jiǎn)單的 51

4、 作為主控芯片的系統(tǒng)中，輕松實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別/聲控/人機(jī)對(duì)話(huà)功能。為所有的電子產(chǎn)品增加 VUI語(yǔ)音用戶(hù)操作界面。 主要特色功能： 非特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)： 不需要用戶(hù)進(jìn)行錄音訓(xùn)練可動(dòng)態(tài)編輯的識(shí)別關(guān)鍵詞語(yǔ)列表： 只需要把識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)以字符串的形式傳送進(jìn)芯片，即可以在下次識(shí)別中立即生效。比如，用戶(hù)在 51 等 MCU 的編程中，簡(jiǎn)單地通過(guò)設(shè)置芯片的寄存器，把諸如“你好”這樣的識(shí)別關(guān)鍵詞的內(nèi)容動(dòng)態(tài)地傳入芯片中，芯片就可以識(shí)別這樣設(shè)定的關(guān)鍵詞語(yǔ)了。Tankertanker Design真正單芯片解決方案： 不需要任何外接的輔助 Flash 和 RAM，真正降低系統(tǒng)成本。 內(nèi)置高精度 A/D 和 和 D/A

5、 通道： 不需要外接 AD 芯片，只需要把麥克風(fēng)接在芯片的AD 引腳上；可以播放聲音文件，并提供 550mW 的內(nèi)置放大器。 高準(zhǔn)確度和實(shí)用的語(yǔ)音識(shí)別效果支持用戶(hù)自由編輯 50 條關(guān)鍵詞語(yǔ) 在同一時(shí)刻，最多在 50 條關(guān)鍵詞中進(jìn)行識(shí)別，終端用戶(hù)可以根據(jù)場(chǎng)景需要，隨時(shí)編輯和更新這 50 條關(guān)鍵詞語(yǔ)的內(nèi)容。語(yǔ)音芯片外觀(guān)：Tankertanker Design1.2語(yǔ)音識(shí)別介紹語(yǔ)音識(shí)別 ASR 技術(shù)，是基于關(guān)鍵詞語(yǔ)列表識(shí)別的技術(shù)。只需要設(shè)定好要識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表，并把這些關(guān)鍵詞語(yǔ)以字符的形式傳送LD3320 內(nèi)部，就可以對(duì)用戶(hù)說(shuō)出的關(guān)鍵詞語(yǔ)進(jìn)行識(shí)別。不需要用戶(hù)作任何地錄音訓(xùn)練。語(yǔ)音識(shí)別 ASR 現(xiàn)實(shí)

6、意義: ASR 技術(shù)最重要的現(xiàn)實(shí)意義就在于提供了一種脫離按鍵，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)的基于語(yǔ)音的用戶(hù)界面 VUI ，使得用戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品的操作更快速，更自然。每次識(shí)別的過(guò)程，就是把用戶(hù)說(shuō)出的語(yǔ)音內(nèi)容，通過(guò)頻譜轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音特征，和這個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)列表中的條目進(jìn)行一一匹配，最優(yōu)匹配的一條作為識(shí)別結(jié)果。ASR 技術(shù)上的局限性在于： ASR 不是聽(tīng)寫(xiě)系統(tǒng)ASR 不能把人的聲音轉(zhuǎn)換為確定的拼音串ASR 不能任意地識(shí)別人的說(shuō)話(huà)內(nèi)容Tankertanker Design LD3320管腳分布圖Tankertanker Design LD3320內(nèi)部的簡(jiǎn)單邏輯圖Tankertanker Design 基于STM32的LD3320語(yǔ)

7、音芯片Tankertanker Design傳感器模塊 1.DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理及引腳介紹： DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線(xiàn)器件，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，在一根通信線(xiàn)，可以?huà)旌芏噙@樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)：（1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。（2）在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。（4）測(cè)量溫度范圍在55。C到125。C之間。（5）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶(hù)可以從9位到12位選擇。（6）內(nèi)部有溫度上

8、、下限告警設(shè)置。Tankertanker DesignDS18B20封裝圖及管腳說(shuō)明：1.GND 地信號(hào)2.DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳。開(kāi)漏單總線(xiàn)接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3.VDD 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，引腳必須接地。 Tankertanker Design 2.紅外避障傳感器實(shí)驗(yàn)原理： 避障傳感器基本原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒(méi)有障礙物，發(fā)射出去的紅外線(xiàn)，因?yàn)閭鞑ゾ嚯x越遠(yuǎn)而逐漸減弱，最后消失。如果有障礙物，紅外線(xiàn)遇到障礙物，被反射到達(dá)傳感器接收頭。傳感器檢測(cè)到這一信號(hào)，就可以確認(rèn)正前方有障礙物，并送給

9、單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行一系列的處理分析，協(xié)調(diào)小車(chē)兩輪工作，完成一個(gè)漂亮的躲避障礙物動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)： 紅色：接4.5-5V電源高電平 黃色：接單片機(jī)，輸出電平給單片機(jī) 綠色：接GND 0V 電源低電平Tankertanker Design 3.MQ-7一氧化碳傳感器使用說(shuō)明1 .MQ-7 傳感器模塊對(duì)環(huán)境 CO 氣體敏感。2 .模塊在無(wú) CO 氣體影響或者氣體濃度未超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)， 數(shù)字接口 DO 口輸出高電平，模擬接口 A0 電壓基本為 0v 左右，當(dāng) CO 氣體影響超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，模塊數(shù)字接口 D0 輸出低電平，模擬接口 A0 輸出的電壓會(huì)隨著 CO 氣體的影響慢慢增大；3 .小板數(shù)字量輸出 D

10、0 可以與單片機(jī)直接相連，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)高低電平，由此來(lái)檢測(cè)環(huán)境 CO 濃度；4. 小板數(shù)字量輸出 DO 可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器模塊， 由此可以組成一個(gè) CO 氣體開(kāi)關(guān)；5 .小板數(shù)字量輸出 DO 可以直接驅(qū)動(dòng)有源蜂鳴器模塊， 由此可以組成一個(gè) CO氣體報(bào)警器；6. 小板模擬量輸出 AO 可以和 AD 模塊相連， 通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換， 可以獲得環(huán)境 CO氣體濃度精準(zhǔn)的數(shù)值（相對(duì)值）Tankertanker Design 管腳說(shuō)明Tankertanker Design 原理圖A BH136452QM-N10VCCVCCVCCR3LEDC1VCC23418U1AR11234P1RpR2+5VDOUTA

11、OUTGNDTankertanker Design 4.人體熱釋電紅外傳感器 在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶(hù)和專(zhuān)業(yè)人士的歡迎。被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的特性： (1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。(2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。(3)被動(dòng)紅外探頭，其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效

12、應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。(4)一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。(5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。Tankertanker Design 實(shí)物圖及管腳說(shuō)明 VCC接電源正極 OUT接單片機(jī)I/O口 GND接地端Tankertanker Design小車(chē)功能1.通過(guò)語(yǔ)音對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，使機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)命令。2.DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度的檢測(cè)，并用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。3.風(fēng)扇在火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到火源時(shí)，進(jìn)行簡(jiǎn)單滅火工作。4.MQ-7一氧化碳傳感器檢測(cè)煤氣是否泄漏。5.熱釋電紅外傳感器檢測(cè)防盜模式下是否有人進(jìn)入室內(nèi)。6.紅外避障傳感器使移動(dòng)機(jī)器人能靈活的避開(kāi)障礙物。7.語(yǔ)音控制LED燈的亮