语音温湿度提醒仪

康留元

教学背景

如今的天气变幻莫测，如果我们长时间在湿度较高的室内工作、生活，容易患湿痹症，危害人体健康;而当我们的生活环境湿度过低时，则会加快空气中水分的蒸发，干燥的空气容易夺走人体的水分，使皮肤干燥，人就会无精打采，极易诱发呼吸系统疾病。研究表明，最有益于人体的健康湿度范围为45%至60%。如何将室内的空气湿度控制在人体适应的范围之内？首先，我们需要知道当前的空气湿度，所以语音湿度提醒仪就显得尤为重要。本节课就利用Gravity： 中英文语音合成模块，设计制作一个简易的语音温湿度提醒仪。

教学目标

知识与技能 了解语音合成的原理;掌握温湿度传感器和语音合成模块的使用方法;熟悉程序中变量的创建、数值转换字符串的方法。

过程与方法 通过观察作品，认识温度和湿度的关系，培养观察力和想象力。

情感态度与价值观 体验语音温湿度提醒仪使用过程，养成发现问题、解决问题的能力，树立正确的科学观。

教学重点与难点

教学重点 语音模块播放的内容与温湿度数值一一对应。

教学难点 解决温湿度传感器与语音合成模块数据类型不一致的方法。

教学准备

Gravity： 中英文语音合成模块1个，micro：bit V2 编程入门开发板1个，micro：bit掌控I/O扩展板1个，Gravity： DHT11温湿度传感器1个，高品质micro USB数据线1个，3.7V充电锂电池1个。

教学过程

一、情境导入

师：空气湿度是指空气的潮湿程度，即空气中水汽含量距离饱和的程度。空气湿度低于45%，即表明室内干燥，会导致人体皮肤、咽喉、呼吸道干燥，容易引发哮喘等呼吸道疾病。如果空气中的湿度高于60%，人体会感觉闷热难耐，而空气湿度高于80%，可能会使人体散热困难，从而引发体温升高、心跳加快、头晕恶心等症状。

教师出示语音温湿度提醒仪实物，引导学生认真观察语音温湿度提醒仪的操作演示，听语音播报温湿度。

师：有了这款语音温湿度提醒仪，它可以时刻提醒我们及时给生活环境中的空气加湿或除湿，防止疾病的发生。同学们再想一想，语音温湿度提醒仪该怎么制作呢？

学生思考、交流、讨论。

二、知识讲授

师：首先我们得知道空气的湿度值，这就需要用到温湿度传感器。温湿度传感器装有湿敏和热敏元件，所以能用来测量温度和湿度。它们具有体积小、性能稳定等特点，被广泛应用在生产生活的各个领域。温湿度传感器有的带有现场显示功能，有的则不带有现场显示功能。本课例中我们使用的Gravity： DHT11温湿度传感器就不带有现场显示功能，所以我们可以先获取温湿度数值，然后再通过智能语音播报出来。

智能语音播报主要用到了语音合成技术，简称TTS（Text To Speech）技术。它涉及声学、语言学、数字信号处理技术、多媒体技术等多种学科技术，是中文信息处理领域的一项前沿技术。语音合成是通过机械电子的方法产生人造语音的技术，计算机将自己产生的或外部输入的文字信息转变为可以听得懂的、流利的汉语口语输出。本课例采用的Gravity： 中英文语音合成模块自带喇叭，采用I2C和UART两种通信方式，能兼容绝大部分主控。

三、指令学习

1.语音合成模块指令

语音合成模块指令分为合成语音，使用flash存储，设置单词发音方式，设置音量、语速、语调、发音人等，如图1。

2.温湿度传感器模块指令

读取相应引脚的数据值，获取室内的温度和湿度数值，如图2。

3.数值转换字符串指令

温湿度传感器的数值类型与语音合成模块的字符串类型不匹配，无法播放，要先将温湿度数值转换成字符串类型，具体用到的指令如图3。

四、电路连接

语音合成模块连接扩展板IIC接口，温湿度传感器连接扩展板P2。

五、程序设计

打开Mind+软件，连接设备COM19，点击左下角扩展添加主控板：micro：bit。如圖4。

点击左下角扩展添加传感器：DHT11/22温湿度传感器。如图5。

点击左下角扩展添加用户库：语音合成模块。

编写程序使micro：bit设备开机后显示笑脸，实现如下功能：当按下A键时，语音播报温度数值;当按下B键时，语音播报湿度数值。程序可参考图6。

六、小组展示

学生以小组为单位，由小组代表上台分享语音温湿度提醒仪作品，其他小组学生提出建议。学生组内自评、组间互评，再通过电子教室上交个人作业，教师给予评价和指导。

教学反思

通过设计制作语音温湿度提醒仪，学生了解了TTS技术，简要认识了语音合成与温湿度传感器的工作原理。本课例不仅综合运用了开源硬件编程知识，还融合了数学学科知识，既锻炼了学生的逻辑思维，又培养了学生的动手操作能力。尤其是教学中的小组合作学习有利于促进学生团队协作，激发学生探究兴趣，取得了预期的效果。

（本课件由DF创客社区推荐）