基于语音识别的远程多路智能控制系统设计

摘  要：本文设计实现了一种基于语音识别的远程多路智能控制系统。本系统以凌阳16位单片机SPCE061A为控制核心，借助普通固定电话，通过识别来电者语音报出的预设密码，实现对多种家用电器的远程多路智能控制系统。该系统实现简单，成本较低，能够实现被遥控电器的开关状态进行實时查询及语音控制，可以广泛应用于各类家电或其他场合、其他电器的智能控制。

关键词：单片机;语音识别;远程语音控制

中图分类号：TN912.34;TP273       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）15-0176-03

Design of Remote Multiplex Intelligent Control System Based on Speech Recognition

MENG Fanwen

（Jiangsu Automation Research Institute，Lianyungang  222061，China）

Abstract：This paper designs and implements a remote multi-channel intelligent control system based on speech recognition. This system takes Lingyang 16-bit single chip SPCE061A as the control core，with the help of ordinary fixed telephone， through identifying the preset password of caller’s voice report，realizes the remote multi-channel intelligent control system for various household appliances. The system is simple to implement and has low cost. It can realize real-time inquiry and voice control of the switching state of remote controlled electrical appliances. It can be widely used in intelligent control of various household appliances or other occasions and other electrical appliances.

Keywords：single-chip microcomputer;speech recognition;remote voice control

1  背景综述

随着社会经济技术的快速发展，人民生活水平不断提高，电话、空调、电暖气等家用电器已走进千家万户，为居民生活提供了诸多方便。同时，随着日渐加快的生活节奏，人们希望通过一种自动化、智能化的简易控制系统，实现对家用电器的远程控制。本文介绍了一种基于普通固定电话和SPCE061A单片机实现家用电器远程语音控制的系统的设计与实现。借助该系统，用户可通过普通语音电话的方式，遥控家中的电器，包括查询和检查家用电器的开关状态，以及远程开关电器。

2  系统设计

2.1  系统实现功能

本系统能够实现简易的电话检测、语音识别、访问权限控制和远程控制功能。该系统持续检测电话呼入情况，当有电话呼入时，统计响铃次数，当响铃N次仍未接通，则启动自动接听挂断电路实现接听，语音提示来电人员语音控制功能启动，要求以语音方式报出预设密码;将语音识别结果与预设的遥控密码进行对比验证，判断是否进入遥控状态，若密码验证失败3次则自动挂机;语音遥控状态下，首先语音播报当前受控电器的电源开关状态，然后等待语音控制命令;通过凌阳SPCE061A内置的语音辨识功能获取控制命令，并根据命令执行电器开机、关机等操作;设置完毕后，系统再次报出目前电源的状态，根据用户挂机命令执行挂机。若来电者自动挂机或者在一定时间内没有听到任何声音，则系统无语音提示，自动挂机。若在预设响铃次数前电话正常被接听，则该系统功能不启动，不影响电话的正常通话使用。

2.2  项目设计方案

家用电器电话遥控装置的硬件组成如图1所示。主要由电源电路、电话状态监测电路、电话自动接听挂断电路、单片机控制和输出控制电路和共计五个模块组成。

2.3  各功能模块实现

2.3.1  电源电路模块

电话状态监测电路及单片机需要5V工作电压，而后继控制电源导通电路需要15V的工作电压，所以此系统需要提供两种不同值的电压。

电源模块的两种电压均由220V交流电压通过变压器及三端稳压器7815和7805得到。其电路图如图2所示。工作原理为：交流220V电压经电源变压器降压、桥式整流桥（由四个二极管组成）整流、电容器滤波后，得到直流电压。直流稳压电源主要负责对集成运放和继电器控制模块供电。

另外，部分供电电路使用充电式锂电池组，体积较小、电池容量大，能够持续供电。锂离子电池充满电时的终止充电电压约4.2V，终止放电电压为2.5V～2.75V。由于锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间，故我们在使用时将锂电池组进行适当串并联，以增大其输出电流，扩大其容量，同时保证其较长的供电时间。由于单片机置于外部并未装入机盒，所以单片机使用锂电池组供电。

2.3.2  电话状态监测电路模块

电话状态监测电路如图3所示。该模块实时监测输入电压值。由于语音信号、双音频信号等非振铃信号的电压差异较大，因此根据电压值能够准确识别振铃信号（75±15V，25Hz）。当有振铃信号从LINEA、LINEB输入时，该振铃信号的交流电压经过一个桥式整流电路D1和电容电感滤波电路后，由光电耦合器进行处理，并输出脉冲信号;该脉冲信号为小脉冲，经由双D触发器转换成大方波信号后，送至单片机。

2.3.3  电话自动接听挂断电路模块

振铃信号通过通用IO口输入单片机，由单片机进行振铃统计，当达到预设振铃次数后，单片机输出高电平自动接听信号，驱动三极管导通，控制电源模块的继电器吸合，实现电话自动接听。当语音控制结束后，单片机取消高电平接听信号输出，三极管截止，继电器斷开，实现电话自动挂机，如图4所示。

2.3.4  单片机控制模块

单片机控制模块是整个智能语音控制系统的核心模块，该模块控制整个系统电路的工作状态，并实现语音识别、密码校验、智能控制等人机交互功能。本系统采用的是SPCE061A单片机，该型单片机可靠性较高、稳定性较强、集成度较好、中断处理能力较强，具有功能丰富、高效率的指令集，且能够在低电压低功耗的条件下正常工作。较之其他单片机，凌阳SPCE061A可方便地用来实现声音的录制和播放，MIDI音乐合成和语音识别等涉及语音的功能，因为其内部自带双通道DAC音频输出，经过放大能够直接驱动喇叭播放语音。

2.3.5  输出控制电路模块

采用三极管及继电器控制家电电源开关。继电器有常开点和常闭点，当常闭点之间的线圈有电流通过的时候，常开点吸合，当电流消失后断开。故而可以通过其实现弱电控制强电，即电源控制的开关，如图5所示。

3  软件模块设计

3.1  实现功能

本系统的软件控制程序，主要实现电话状态监测及自动接听挂断控制，语音提示及语音识别、密码校验、电器控制等功能。

3.2  软件流程图

此程序用SPCE061A的C语言实现一系列功能。主程序流程图如图6所示。

程序启动后，首先是系统初始化阶段，检测单片机语音识别功能是否已经过训练，如未经训练则立即开始训练，并重新检测训练状态;当检测到已成功完成训练，则清看门狗，开中断，进入睡眠等待状态，持续监测振铃状态;当检测到振铃且无人接听后，判断振铃是否达到4次，如未到4次则计数，并继续监测振铃，直至监测到振铃4次后，则发出语音提示，提示来电者语音报出密码，并清除看门狗开始获取语音密码并开始辨识，如成功辨识，则识别是否为主人来电或是否为正确密码，如身份验证失败，则重新提示报出密码，直至成功辨识到主人或正确密码;验证密码正确后，语音提示请主人吩咐，继续辨识命令，并根据命令进行开关电源等操作，并给出语音提示。如果识别到挂机命令，则进行挂机，回到睡眠状态，等待下一次来电。

4  结  论

本文所介绍的基于语音识别的远程多路智能控制系统，解决了目前一些家用电器远程遥控装置存在的如稳定性差、容易遭受恶意攻击等缺点，提供了一种简易遥控装置的实现方法。其实现方法简单，安全稳定，功能灵活多样，可广泛用于各类家用机工业电器的开关状态检查及远程自动化、智能化语音控制。

参考文献：

[1] 薛钧义，张彦斌，虞鹤松，等.凌阳十六位单片机原理及应用 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[2] 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3] 魏永广，刘存.现代传感技术 [M].哈尔滨：东北大学出版社，2001.

作者简介：孟凡文（1987-），女，汉族，山东日照人，工程师，硕士研究生，研究方向：电子信息系统与智能装备。