基于WEGASUN-M6的语音控制多功能课桌的设计

雒珊　李亚东

摘  要：本设计以STC89C52单片机为核心控制器，通过WEGASUN-M6语音识别模块、DS1302时钟模块、TM1638数码管显示模块、L298N电机驱动模块等来实现语音控制的多功能学生课桌。系统实现三个功能：语音对话功能、计时功能、风扇功能，本设计完成了硬件电路设计和软件程序设计并制作成实物，系统经测试，完全实现了设计目标，具有可推广性和使用价值。

关键词：WEGASUN-M6语音识别模块;STC89C52;多功能课桌

中图分类号：TN923         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）06-0078-03

Abstract： This design takes STC89C52 microcontroller as the core controller， and through voice recognition module， DS1302 clock module， TM1638 digital tube display module， L298N motor drive module and so on， intends to realize the voice control of students' desks， so as to realize three functions：voice dialogue function， time counting function and fan function. This design has completed the hardware design and software program design and made the real object. The system has been tested and fully realized the goal of the project design， which has the popularization and the use value.

Keywords： WEGASUN-M6 speech recognition module; STC89C52; multifunctional desk

智能家居是电子技术、通信技术、自动化技术等相结合的产物。近几年，带有语音识别功能的智能家居产品已备受人们青睐。语音智能控制，可以免去传统人工操作的束缚，为人们的工作和生活带来极大的便利。例如家有学生的家庭中，一个多功能课桌就是父母和孩子的“得力助手”，它除了基本课桌功能外，还具有智能语音计时定时功能，可以让孩子自己管理学习作业时间，而避免了采用传统手表等手动记时方式存在的忘记及时操作而忽略记时的尴尬;在夏天，又因天气炎热，造成写作业或办公心浮气躁，枯燥乏味，故增加风扇功能和语音聊天功能，增强学生写作业的舒适体验和趣味性，所以本设计立足于生活和市场，秉承便捷生活的原则和理念[1]，设计了一款基于WEGASUN-M6语音控制模块实现语音定时记时、语音风扇、语音聊天的一款现代智能多功能课桌。

1 系统总体方案的设计

本设计是基于WEGASUN-M6的语音控制多功能课桌，系统首先由语音识别模块采集外部语音信号，当用户说出相应识别语句的时候，语音识别模块内部进行算法匹配，当相似结果达到一定百分比就确定为成功并通过串口通信的方式发送数据给单片机，最终单片机根据接收到的数据向外发设出相应的控制信号。经实验，本设计具有较强的实用性。

系统组成框图如图1所示。

本设计供电部分可由电池盒、USB充电线及充电宝等供电方式提供5V的稳定电压，为保证语音识别稳定，电流需稳定在1A，系统主控芯片采用STC89C52为控制核心，计时部分则采用DS1302时钟模块，显示则应用TM1638数码管模块进行显示，语音识别采用WEGASUN-M6语音识别模块，风扇部分则采用L298N驱动模块实现对电扇的驱动，语音识别模块与单片机的通信方式为串口通信，单片机与L298N为普通IO控制，单片机与DS1302时钟模块和TM1638数码管模块都是采用SPI总线的通信协议进行通信[2]。整体逻辑如下：STC89C52单片机为主控芯片，实现对于DS1302时钟模块和TM1638数码管显示模块的读写数据操作以及L298N电机驱动模块的控制，语音识别模块则识别外部传来的语音指令，识别成功后并用串口通信的方式发送数据给单片机，单片机根据接收的数据判断并发出下一步的控制信号。

2 系统硬件设计

系统硬件由单片机最小系统、TM1638数码管模块、L298N电机驱动模块、DS1302时钟模块、WEGASUN-M6语音识别模块等组成。其系统硬件电路图如图2所示。

3 系统软件设计

在程序开始需要进行外设等配置的初始化，初始化完成后需要对语音识别模块进行上电等初始化的操作，随后进行DS1302时钟模块通信协议的配置（包含读写数据函数和控制函数的声明和调用），接下来进行L298N电机驱动模块的初始化，也就是对使能端进行使能操作，然后无限循环检测语音识别串口的接收值，如系统收到开始计时的指令，语音识别模块就会通过串口返回给单片机一个十六进制的数据，通过主函数扫描的方式进行判断，随后开启计时功能，如系统收到语音对话的指令，同样，系统也會通过同样的工作方式来实现语音对话的功能。而风扇功能在本系统中有所区别，如果系统开启计时功能的同时并开启风扇，在程序中函数编写，在打开风扇的同时还要继续维持之前计时的动作，而系统没有开启计时功能的时候开启风扇，系统无需开启计时功能，故风扇功能的口令和返回值会有所区别[3]。其主程序运行流程图如图3所示。

4 系统实际运行介绍

局部调试成功后，剩下的就是代码逻辑部分的编写和外包装的设计，在本设计中，外形是用纸盒模拟房间和学生课桌，然后用铜柱固定系统中的各个模块，用杜邦线来连接各个模块与电路，外部供电为5V电压，从单片机最小系统的VCC和GND向外引排针供各个模块使用，单片机最小系统的供电是由USB充电线或者充电宝来供电。实际运行结果。

功能1：计时功能

如若启动计时功能，应喊出“开始计时”系统则答复“我爱你，所以为你计时”系统启动计时功能并实时显示时间;若关闭计时功能，应喊出“停止计时”系统则答复“休息一段时间，你是最棒的”系统便停止计时。

功能2：风扇功能

当系统开启计时功能1时，若想开启风扇功能，应喊出“打开风扇”系统则答复“风扇已打开”这时风扇转动;当开启计时功能风扇转动时，若想关闭风扇功能，应喊出“关闭风扇”系统则答复“风扇已关闭”这时风扇关闭。

当系统没有开启计时功能时，若想开启风扇功能，应喊出“风扇转动”系统则答复“我爱你，像风一样自由”这时风扇转动;若想关闭风扇功能，应喊出“风扇停止”系统则答复“关就关，不吹风我可以吹牛”这时风扇关闭。

功能3：语音对话功能

语音对话功能只需喊出需要识别的语句便可以，如喊出“你来自哪里”系统则答复“我来自M78星云，很久很久以前，我来到地球”，如喊出“介绍一下你自己”系统则答复“我叫****”等，具体语音信息可根据需求自行设定。

5 系统误差分析

测试中发现，只有语音识别偶尔会出现识别不准的现象。分析原因如下：

（1）提供的电压和电流不能稳定在5V和1A。

（2）普通话的标准程度和外界干扰导致识别不正确。

6 结束语

本设计基于WEGASUN-M6的一款具有语音控制的多功能课桌，立足于生活和市场，为人们工作和学习提供便捷智能舒适的学习生活体验，整个设计均采用语音实现全局控制，通过完成硬件电路设计、软件程序设计、实物制作调试等环节，完成了语音对话功能、计时功能、风扇功能，具有一定的市场实用价值。

参考文献：

[1]李泽彬，姚有峰，张飞龙，等.基于单片机的智能家居語音控制系统设计[J].电子设计工程，2017（8）：175～182.

[2]王东锋，王会良，董冠强.单片机C语言应用100例[M].北京：电子工业出版社，2009：98-112.

[3]汪康宁，赵甜甜，王梦娇，等.基于LD3320的语音应用系统的设计[J].扬电子制作，2016（17）：21.

[4]马帅，高岳.基于STC89C51的智能窗帘系统的设计[J].电子质量，2017（08）：32-34.

[5]彭启琮，李玉柏，管庆.DSP技术的发展与应用[M].北京：高等教育出版社，2013.