基于单片机控制的多功能智能语音风扇

李金昌

摘 要：在我们日常生活中，单片机由于价格低廉，功能全面，易于开发，已经被越来越多的开发者所喜爱，以单片机为控制核心的开发体系以及越来越多，相应的技术也越来越成熟。

本文阐述了一种基于单片机控制的智能语音风扇系统。具有语音识别调节风扇工作模式，测量环境温度，显示时间、温度、以及工作状态的功能。系统AT89C51单片机作为控制平台对风扇工作状态进行控制。由温度传感器测量环境温度显示在LED显示屏上，供用户判断当前风扇应该使用什么工作状态，语音识别模块负责对用户指令进行分析，然后通过单片机对风扇的工作状态进行控制

关键词：STC89C51单片机；语音识别；温度传感器

随着人们生活水平和科技水平的不断提高，对于家电的要求也是精益求精，对于家电的款式、功能等提出了越来越高的要求。让家电朝着安全，健康，节能，功能繁多等发向发展成为了越来越多人的愿望。尽管电风扇有着其独有的市场优质，但是，传统的电扇在人们不断变化的要求中突显出很多不足之处，让人觉得不够人性化。虽然可以换挡，但是需要手动进行，只有手动调速，功能单一，人睡着了就只能固定在某个档位了，风速不会随气温的改变而改变。还有就是定时功能，一般只能定时1到2個小时。当定时时间到了的时候，可能气温还是比较高，电扇就停了，会让人从睡梦中热醒，而当室温降低了很多，但是，电扇还是不停止或者按照原来的速度转动，可能会让人患上感冒。总结的说，产生这些问题是原因是电扇不能很好的对用户指令进行理解并作出相应的风速的变化，做到人机互动。为了解决风扇的互动问题，设计了基于单片机控制的多功能智能语音风扇，解决上述问题。

一、整体方案

本设计以AT89C51单片机为控制中心，主要通过语音识别模块识别用户发出的指令，来控制电风扇的开关以及速度的大小，同时将温度传感器得到的温度以及内部定时器设定的时间显示在液晶显示屏上。主要目的是使电扇的功能更加强大，操作更加简单，更加人性化，人机互动更加的强大。主要实现以下几个功能：

①语音识别功能：采集用户发出的语音指令，并将语音指令转化成电信号，通过单片机对电风扇进行控制。

②温度测量功能：采用现有成熟的温度采集模块采集环境温度，将采集到的温度转换成电信号，通过单片机，在LED显示屏上显示出来。

③温度、时间以及工作状态显示功能，采用LED显示屏，将电风扇的工作状态以及环境温度以及时间在液晶电子屏上进行显示。

二、硬件设计

1.单片机模，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件的特点是采用了比较先进的技术制造，即ATMEL高密度非易失存储器制造技术，并且具与工业标准相兼容，如MCS-51指令集和输出管脚等。ATMEL的AT89S51是将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器，因为这个原因，很多嵌入式控制系统拥有了另一种灵活性高且价廉的方案可供选择。

2.温度传感器模块，采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号供单片机处理。由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差很小，并且由于其感测温度的原理，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该传感器采用先进的单总线技术（1-WRIE），与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强。

3.显示电路模块，采用液晶显示屏LED显示温度明确醒目，成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，显示驱动程序的编写也相对简单，这种显示方式得到广泛应用。不足的地方是扫描显示方式是使五个LED逐个点亮，因此会有闪烁，但是人眼的视觉暂留时间为20MS，当数码管扫描周期小于这个时间时人眼将感觉不到闪烁，因此可以通过增大扫描频率来消除闪烁感。

4.语音识别模块，LD3320语音识别芯片是一颗基于非特定人语音识别技术的芯片。该芯片上集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需要外接辅助的FLASH和RAM，即可以实现语音识别功能，提供了的单芯片语音识别解决方案。并且，识别的关键词语列表是可以动态编辑的，只需要把识别的关键词语以字符串的形式传送进芯片，即可以在下次识别中立即生效。比如，用户在 51 等 MCU 的编程中，简单地通过设置芯片的寄存器，把诸如“你好”这样的识别关键词的内容动态地传入芯片中，芯片就可以识别这样设定的关键词语了。

三、软件设计

首先，软件完成时钟，显示屏的初始化，然后温度传感器采集环境中的温度，通过单片机，在显示屏上显示环境温度以及时间。通过LD3320语音识别芯片识别用户命令，将用户命令转化成电信号，传输给单片机，从而使单片机对风扇进行控制，同时将风扇的工作状态显示在显示屏上。重复执行此流程，直到电源断开，或者识别到风扇关闭的命令。

四、结语

本设计是要把日常生活中我们大家都很熟悉的电扇运用单片机技术让她变得更加人

性化，说起来容易，做起来真的不是一件简单的事情。让我深深体会到了设计的艰辛和困苦。在此次设计中，是以单片机为整个设计的核心和主导，运用语音识别技术为自动控制风扇的速度做了可行性分析。事实证明，此方案是可行的。最后，本设计实现了电扇的语音识别，温度检测，温度显示等功能，让电扇更加适应人们的生活，使其更加人性化。

参考文献

[1]邓天金，王昭武，余达.基于单片机控制的多功能智能语音风扇[J].电子世界，2017（23）：21-22.

[2] 赵志伟.智能与节能 电风扇行业步入转型升级时代[J].现代家电，2014，（13）：37-38.

[3]李海玉，高建明，王雷.基于单片机控制的液晶显示电路[J].黑龙江科技信息，2010，（33）：16.

[4]李庆梅.基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计[J].自动化技术与应用，2008（1）.

[5] 徐志刚，黄涛.基于单片机的智能风扇[J].电子设计工程，2016，24（11）：154-156.

（作者单位：湖南人文科技学院信息学院）