基于单片机的语音控制型空调遥控的设计

刘正华

摘要：随着电子与信息产业的发展，各种各样的电子设备被创造并普及到人们的生活当中，成为人们生活中的必需品，比如电视机，DVD，机顶盒，空调，音响，冰箱，洗衣机等。而几乎所有的常用电器都支持遥控的操作。于此同时，随着网络技术的发展，几乎各种随身携带的电子设备都可以联网进行操作，因此一个不仅可以智能学习和遥控并且可以基于网络进行远程控制的智能遥控器需求应运而生。为了研究并实现一个可以同时处理多种遥控设备，提供自学习能力并可与未来趋势兼容的遥控器，该智能遥控器项目应运而生。智能遥控器是一个很深入市场需求的一个项目，满足了人们方便使用日益繁多的家用电器的需求。智能遥控终端的遥控系统，不仅支持遥控自学功能，而且能够无限制添加设备数量，友好的管理设备遥控模版，同时还支持面向网络连接远程遥控主机，进行进一步的操作。

当代社会的不断进步和发展对工业设计提出了新的要求，这种要求体现在产品设计中只要是功能的集成化和智能化，提高产品对生活的影响力。

关键词：遥控，远程控制，集成化和智能化。

一、空调遥控的发展现状

（1）空调遥控的起始

遥控器最早应用于控制电视，那种遥控器是有线的，直到1955年才发明出无线遥控器。20世纪80年代，发送和接受红外线的半导体装置被开发出来，空调遥控器就是红外遥控器应用最广泛的一种。

空调遥控器，即用于控制空调主机进行模式设定、温度调节以及其它操作的移动遥控设备。在市场现有的空调遥控器产品中，其功能和视觉识别、外观造型都大同小异，相对于无论外观还是功能的创新都层出不穷的电视遥控器，空调遥控器都处于被忽略的状态，应为它使用频率不高。

（2）空调遥控的市场前景

智能遥控器是一个很深入市场的一个项目，虽说现在市场上很多商业化的万能遥控器，但是他们的功能单一，可扩展性不强，功能单一，使用不方便，目前每家每户更多的是使用很多独立运行的遥控器。一个智能的，使用方便的，功能强大的遥控器，将为人们的生活提供更多的便利，使用价值和意义都非常巨大，这是一个未被深挖的潜力市场。

在空调遥控器操作中，人、遥控器、空调处于使用环境中，人们操作遥控器，使遥控器对空调发射信号，空调接收信号，对环境进行调结，满足人们需求。当遥控技术给人们带来操作上的便利时，人们对于遥控器的舒适度和功能的要求也进一步提高。按键多，文字图形符号指示不明确，导致有些用户难以识别，如果增加语音功能，则不存在这些问题。

（3）语音空调遥控的构想

有了语音功能，人们只要对着空调遥控说话，就能控制空调的开关机，制热或制冷，加减温度，调风速以及空气质量，给人们带来极大程度的方便。作为空调领域的领军者，海尔早在2010年就有类似语音遥控的构想。智能化是以后家电发展的主题，手中小小的空调遥控做成一种智能化的工具，是人们以后研究的方向。

空调的遥控系统，实际上是一个单片机控制电路各个控制程序已经烧录在中央控制芯片内，它是一个整体。它的工作条件、信号输入、信号输出都是我们要解决的问题。空调控制系统正常工作的条件有三个：供电电压，时钟震荡信号，复位电路应正常。空调遥控系统输入的控制信号主要有三个：温度控制信号，遥控信号，面板控制信号。空调遥控系统输出的控制信号主要有六个：摆风控制信号，室内机风扇控制信号，压缩机控制信号，制冷制热转换控制信号，显示信号，蜂鸣信号等。

遥控器是科技信息发展的产物，在人们的日常生活中，遥控器的操作能够直接、形象地反映人，环境和产品这一整体互动关系。

红外遥控是当前使用最广泛的近距离通信方式，由于其体积小、成本少、功耗低、抗干扰能力强等优点而广泛应用在家用电器及智能仪器中。具有制冷制热功能的空调作为红外遥控的应用领域之一，它的开/关通常是通过人工操作遥控器实现的。

要是空调也能像手机一样用语音控制，即使人们不会使用繁琐的空调遥控器，只要动动嘴说出要求，空调就能照办，让人们随心所欲的操作。

通过人们对空调遥控器的操作，人们可以发现这是一种智能的空调遥控器，人们通过手动控制或者语音控制来进行对空调的各种操作，方便人们的日常生活。

二、设计步骤

（1）单片机电路的设计

单片机部分初步打算用STC公司的STC15来实现功能，STC15内部集成了CPU，RAM，ROM，EEPROM，定时器/计数器，AD/DA等，利用单片机和24bit的AD芯片进行协议通信，从而获取输入的电压信号值，并且利用OLED显示屏显示出来，并且单片机还可以对AD芯片的放大倍数进行程序控制。如果在此基础上STC15有所欠缺，火气或许会用STM32进行代替，使其项目的结果更加精准和稳定。

（2）红外电路的设计

通过GPIO接口连接红外模块，通过uRC软件设计方法，可以学习并存储任何型号空调遥控器的红外脉冲编码宽度，并实现红外控制空调。因此用户指令通过网络到主控模块，控制并发射红外信号，空调接收红外信号，从而实现远程控制空调。结果表明用户可以通过互联网远程控制任何品牌型号空调，起到节能和环 保的作用。

（3）語音模块电路设计

语音识别原理是采集语音信号，把语音特征提取、处理，取得一组反映该语音特征的具体参数模型，然后又将取得的语音特征参数送入语音模型库。识别阶段是将输入的语音信号经过特征参数处理，然后生成测试的模块，与模板库进行比较，并最终识别，由遥控器发出控制空调的指令。

三、总结

红外的频率是整个红外系统的核心，要对它进行特别的编码，以免被别的红外信号干扰。语音的录入也是一个重点，要使语音模块快速、有效的识别用户发出的各项指令，并且做出正确的操作控制空调。

参考文献：

[1]基于89C51和GSM的空调远程遥控系统设计研究[M].司徒莹.自动化与仪器仪表.2014.

[2]空调遥控器操作的系统性研究[D].朱帆.武汉理工大学.2013.

[3]谈空调遥控系统工作原理的教学技巧[M].吴小恩.电子世界.2014.

[4]“语音控”引领空调遥控新潮流[J].商周刊.2012.

[5]基于网络的红外学习型空调遥控系统设计[M].陶加祥.测控技术.2017.

[6]温控空调开关的红外遥控系统设计[N].胡绩强.南昌大学学报.2012.