基于语音识别技术的智能通风柜的设计

曹 艺，桂宏凡，韦高梧

（湖北职业技术学院汽车学院，湖北 孝感 432000）

基于语音识别技术的智能通风柜的设计

曹 艺1，桂宏凡2，韦高梧3

（湖北职业技术学院汽车学院，湖北 孝感 432000）

传统的实验室通风柜控制设备主要完成对电源、照明、排风控制等功能，其产品集成度低，功能较为简单，另外，现有通风柜的玻璃视窗大多为滑动安装在通风柜中部，其需要操作人员手动将其推上或拉下，存在操作不便，费时费力的缺陷。本设计克服现有技术的不足，提供一种基于普通话的语音识别智能控制系统。

通风柜；语音识别；单片机

1 现有实验室通风柜的缺陷分析

现有通风柜的玻璃视窗大多为滑动安装在通风柜中部，其需要操作人员手动将其推上或拉下，存在操作不便，费时费力的缺陷。通风柜的电控元件主要是控制灯光、风机和水流，这些电控元件都需要人工按下相应的控制按键来完成，但是因为实验室的用品多为化学品且有毒有害化学品多，人操作时难免双手会接触到有害物体，长期积累下来，会对操作人员的健康和通风柜的长期使用造成一定的风险，所以为了要尽可能少接触设备和用品，需要一种能自动控制通风柜玻璃视窗、灯光、风机的设备和装置。

2 语音识别通风柜的系统组成

语音识别通风柜的组成主要包括：微控制器（单片机）、语音识别模块、无线麦克风、扬声器、电机、链条、钢化玻璃视窗、照明灯管、风机。

图1 语音识别通风柜的外观结构

如图1所示，其中，微控制器、语音识别模块、扬声器、无线麦克风接收器统一集成在柜体右侧前面的侧面上，微控制器和语音识别模块内嵌在柜体内，而扬声器和无线麦克风接收器裸露在外表面。电机和驱动链条连接在一起，放置在玻璃视窗上侧的柜体内，用于带动玻璃视窗上升或者下降。与无线麦克风接收器相对应的，无线麦克风携带在实验人员的身上。在通风柜的柜体内，每个部分：电机、风机、照明灯管通过各自的驱动电路和微控制器相连。

3 语音识别通风柜工作流程分析

通风柜以微控制器（单片机）为核心，以语音识别模块为主要元件，配以电机驱动电路，灯管驱动电路，风机驱动电路组成（如图3所示）。无线麦克风接收来自通风柜操作人员的语音信息，经过无线传输到无线麦克风接收器，接收器再将信号传输给语音识别模块，语音识别模块根据人的语音信息进行识别，并转化为相应的操作指令，然后传送到微控制器，微控制器根据接收到的操作指令对通风柜玻璃视窗、照明灯管、风机的运动状态进行控制，如：玻璃视窗上升、下降、停止；照明灯管的亮与灭；风机的转动与停止，于此同时，扬声器会播报当前正在执行的语音指令的执行情况。

将需要用到的语音指令通过编程存放到语音识别模块中，这些语音指令包括玻璃视窗、照明灯管、风机的控制指令，玻璃视窗的语音指令可设置为“上升”、“下降”、“停止”；照明灯管的语音指令可设置为“开灯”、“关灯”；风机的语音指令可设置为“打开风机”、“关闭风机”。这些语音指令对应的二进制代码为：“上升”为0001、“下降”为0010、“停止”为0011、“开灯”为0100、“关灯”为0101、“打开风机”为0110、“关闭风机”为0111。语音指令设置完毕，操作人员可开始通过麦克风发出相应的语音指令，如发出“玻璃视窗请上升”时，麦克风将这句语音传送到语音识别模块，语音识别模块开始处理，识别到预先设定的“上升”关键词，开始调用“上升”的二进制代码0001，并送到微控制器，微控制器接收到后打开电机驱动电路，电机连接着驱动链条，链条连接着通风柜的玻璃视窗，电机正转，链条带动着玻璃视窗上升，于此同时，扬声器发出操作成功的语音，如“玻璃视窗正在上升”，以此来回应操作人员的“上升”命令；相对应的，当操作人员发出“玻璃视窗请下降”时，调用二进制代码0010，控制电机反转，链条带动着玻璃视窗下降，扬声器发出相应的语音；当操作人员发出“玻璃视窗请停止”时，调用二进制代码0011，控制电机停止，玻璃视窗不运动。

4 结束语

现有通风柜的玻璃视窗大多需要操作人员手动将其推上或拉下，照明灯管和风机需要人工手动按下按钮来控制，这些操作方式存在操作不便，费时费力的缺陷。本文采用语音识别技术和无线语音通信技术，以实现通风柜的智能化控制。系统通过操作人员的语音命令实现了通风柜的自动控制，真正解放人的双手，减轻了人的负担，让操作人员更专注于试验对象。

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TB47

A

1671-3818（2016）10-0180-01

曹艺（1989-），男，湖北人，硕士，助教，研究方向：可持续设计与制造、节能环保产品开发。