一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，包括電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)；電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊集成在一塊PCB線路板上，所述電源模塊通過信號線為動作執(zhí)行系統(tǒng)供電，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊將嵌入式主控制器的I/O引腳產(chǎn)生的PWM信號放大后，通過信號線控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)通過語音識別控制抽屜的開關(guān)，具有穩(wěn)定性好、語音識別率高、抗噪聲干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點(diǎn)。
【專利說明】一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，屬于智能家居領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]在一些特殊的情況下，一個缺少手臂的殘疾人或者一名醫(yī)生，不能直接用手打開一個抽屜；或當(dāng)一個人出差、旅游身在外地，因忙于其它事物不能用手打開身邊的抽屜；或在中藥店中有盛放著各味中藥的小抽屜，工作人員需通過密密麻麻的標(biāo)簽尋找所需的藥材。這些，都會增加實(shí)際操作的困難。
[0003]眾所周知，語言是人類最重要、最有效的、最常用的和最方便的通信形式，這就容易讓人想到能否用自然語言代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人機(jī)交流方式。一般來講，人與機(jī)器的語言通信大致分為兩種情況:第一種情況是機(jī)器講話，人聽話。這就是“人工嘴巴”，即語音的人工合成；第二種情況就是人講話，機(jī)器聽話。這就是“人工耳朵”，即語音的人工識別和理解。語音識別較語音合成而言，技術(shù)上更加復(fù)雜。
[0004]線性預(yù)測編碼技術(shù)(LPC)的引入，使語音識別的特征提取產(chǎn)生巨大的進(jìn)步，動態(tài)時間規(guī)整技術(shù)(DTW)基本成熟，提出了矢量量化(VQ)和隱馬爾可夫模型(HMM)理論，實(shí)現(xiàn)了基于線性預(yù)測倒譜和DTW技術(shù)的特定人孤立語音識別系統(tǒng)，HMM模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)在語音識別中的成功應(yīng)用使語音識別研宄進(jìn)一步走向深入。語音識別技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得通過語音識別控制的智能家具，成為智能家具設(shè)計的重要發(fā)展方向之
O
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)；目的在于提供了一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)非特定人通過發(fā)出特定的語音來控制抽屜的打開和關(guān)閉。語音識別的指令和語音識別的距離可以在程序中按照需要進(jìn)行設(shè)定，滿足不同人在不同場合的使用習(xí)慣。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:采用意法半導(dǎo)體STM32作為主控芯片，語音識別模塊采用ICRoute公司的LD3320語音識別芯片，編寫非特定人語音識別控制程序并下載到主控芯片中，上電后，當(dāng)語音識別芯片通過咪頭接收到語音后，與主控MCU通過串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行通訊，判斷接收到的語音是否與設(shè)定的指令相符合，如果符合則主控MCU產(chǎn)生PWM信號驅(qū)動帶螺桿步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)抽屜的打開或關(guān)閉。
[0007]一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，包括電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)；
[0008]所述電源模塊，包括開關(guān)電源和低壓差電壓調(diào)節(jié)器；開關(guān)電源將家用220V交流電壓轉(zhuǎn)換成直流5V為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)供電；低壓差電壓調(diào)節(jié)器將5V電壓通過轉(zhuǎn)化成3.3V的直流電壓，為嵌入式主控制器和語音識別模塊供電；
[0009]所述嵌入式主控制器，其選擇STM32芯片作為主控MCU，采用SWD模式下載調(diào)試程序，程序重載時使用CAT811芯片對主控MCU進(jìn)行復(fù)位。主控MCU與語音識別模塊通過串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行通訊；
[0010]所述的語音識別模塊是由語音識別芯片及其外圍電路構(gòu)成。所述語音識別芯片采用LD3320芯片，所述LD3320芯片的外圍電路包括依次相連接的麥克風(fēng)接口、電壓跟隨器、信號放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器；所述麥克風(fēng)接口將外界聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述電壓跟隨器防止采集的電壓信號失真，所述信號放大電路將采集的微弱信號不失真地加以放大，以便于進(jìn)一步加工和處理，所述A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量(采集到的電壓信號)通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。
[0011]所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊采用雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，所述雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路使用八顆晶體管來驅(qū)動兩組相位，可以同時驅(qū)動四線式或六線式步進(jìn)電機(jī)。
[0012]所述動作執(zhí)行系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠螺桿和滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)是兩相六線步進(jìn)電機(jī)，所述滾珠螺桿由螺桿、螺母和滾珠組成，其功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，所述滾珠螺桿與步進(jìn)電機(jī)通過套筒連接為一體，所述滑塊固定在滾珠螺桿的螺母上。
[0013]所述電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊集成在一塊PCB線路板上，所述電源模塊通過信號線為動作執(zhí)行系統(tǒng)供電，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊將嵌入式主控制器的I/o引腳產(chǎn)生的PWM信號放大后，通過信號線控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、本實(shí)用新型在一定程度上解放了人們的雙手，僅靠非特定人發(fā)出特定的語音便可實(shí)現(xiàn)抽屜的打開和關(guān)閉，方便了人們的生活，提高了生活的品質(zhì)；
[0016]2、本實(shí)用新型通過對不同的抽屜設(shè)置不同的識別語音，可以在很多抽屜中迅速打開你所需要的抽屜而且如果不知道你所設(shè)定的的指令內(nèi)容便無法直接打開抽屜，也起到保護(hù)隱私的作用；
[0017]3、本實(shí)用新型具有穩(wěn)定性好、語音識別率高、抗噪聲干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)圖；
[0019]圖2是一種基于語音識別主控制器的動作執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖中，1、步進(jìn)電機(jī)，2、滑塊，3、滾珠螺桿。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0022]實(shí)施例1:如圖1所示，本實(shí)施的一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，包括電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)；
[0023]所述電源模塊，包括開關(guān)電源和低壓差電壓調(diào)節(jié)器LM1117-3.3 ;開關(guān)電源將家用220V交流電壓轉(zhuǎn)換成直流5V為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)供電；低壓差電壓調(diào)節(jié)器將5V電壓通過轉(zhuǎn)化成3.3V的直流電壓，為嵌入式主控制器和語音識別模塊供電；
[0024]所述嵌入式主控制器，其選擇STM32F103C8T6芯片作為主控MCU，采用SWD模式下載調(diào)試程序，程序重載時使用CAT811芯片對主控芯片進(jìn)行復(fù)位。主控MCU與語音識別芯片LD3320通過串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行通訊；
[0025]所述的語音識別模塊是由語音識別芯片及其外圍電路構(gòu)成。所述語音識別芯片采用LD3320芯片，所述LD3320芯片的外圍電路包括麥克風(fēng)接口、電壓跟隨器、信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器，所述麥克風(fēng)接口將外界聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述電壓跟隨器防止采集的電壓信號失真，所述信號放大電路將采集的微弱信號不失真地加以放大，以便于進(jìn)一步加工和處理，所述A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量(采集到的電壓信號)通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。語音識別芯片LD3320與主控MCU通過串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行通訊；
[0026]所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊采用雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，所述雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路使用八顆晶體管來驅(qū)動兩組相位，可以同時驅(qū)動四線式或六線式步進(jìn)電機(jī)。所述驅(qū)動電路采用達(dá)林頓ULN2068芯片。
[0027]所述動作執(zhí)行系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠螺桿和滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)的型號是KH42HM2B115，是兩相六線步進(jìn)電機(jī)，所述滾珠螺桿由螺桿、螺母和滾珠組成，其功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動；所述滾珠螺桿與步進(jìn)電機(jī)通過套筒連接為一體，所述滑塊固定在滾珠螺桿的螺母上；
[0028]所述電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊集成在一塊PCB線路板上，所述電源模塊通過信號線為動作執(zhí)行系統(tǒng)供電，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊將嵌入式主控制器的I/o引腳產(chǎn)生的PWM信號放大后，通過信號線控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
[0029]本實(shí)施例的工作過程如下:
[0030]上電后，將編寫好的語音識別控制程序下載到主控芯片STM32F103C8T6中，語音識別芯片LD3320及其外圍電路將接收到的語音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后與主控MCU通過串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行通訊，判斷接收到的語音是否與設(shè)定的指令相符合，如果與設(shè)定的指令均不相符，則不執(zhí)行任何動作，繼續(xù)等待聲音產(chǎn)生；如果符合，則根據(jù)所識別的指令控制主控芯片STM32芯片的I/O引腳產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號，PWM信號通過驅(qū)動芯片ULN2068放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)抽屜的打開和關(guān)閉。
[0031]實(shí)施例2:如圖2所示，本實(shí)施的一種基于語音識別主控制器的動作執(zhí)行系統(tǒng)，所述動作執(zhí)行系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠螺桿和滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)的型號是KH42HM2B115，是兩相六線步進(jìn)電機(jī)，所述滾珠螺桿由螺桿、螺母和滾珠組成，其功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，所述滾珠螺桿與步進(jìn)電機(jī)通過套筒連接為一體，所述滑塊固定在滾珠螺桿的螺母上。所述動作執(zhí)行系統(tǒng)固定在抽屜正下方中間部位，使用木螺絲將滑塊與抽屜連接，主控制器STM32的I/O引腳產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)驅(qū)動芯片ULN2068放大后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使得滑塊相對于螺桿前進(jìn)或者后退，從而實(shí)現(xiàn)抽屜沿著導(dǎo)軌打開或者關(guān)閉。
[0032]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于語音識別的智能抽屜控制系統(tǒng)，其特征在于包括電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)； 所述電源模塊包括開關(guān)電源和低壓差電壓調(diào)節(jié)器；開關(guān)電源將家用220V交流電壓轉(zhuǎn)換成直流5V為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和動作執(zhí)行系統(tǒng)供電；低壓差電壓調(diào)節(jié)器將5V電壓通過轉(zhuǎn)化成3.3V的直流電壓，為嵌入式主控制器和語音識別模塊供電； 所述嵌入式主控制器選擇STM32芯片作為主控MCU，采用SWD模式下載調(diào)試程序，程序重載時使用CAT811芯片對主控MCU進(jìn)行復(fù)位；主控MCU與語音識別模塊通過串行外設(shè)接口SPI進(jìn)行通訊； 所述的語音識別模塊包括語音識別芯片及其外圍電路；所述語音識別芯片采用LD3320芯片，所述LD3320芯片的外圍電路包括依次相連接的麥克風(fēng)接口、電壓跟隨器、信號放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器；所述麥克風(fēng)接口將外界聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述電壓跟隨器防止采集的電壓信號失真，所述信號放大電路將采集的微弱信號放大；所述A/D轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量即采集到的電壓信號通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量； 所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊采用雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，所述雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路使用八顆晶體管來驅(qū)動兩組相位； 所述動作執(zhí)行系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠螺桿和滑塊，所述步進(jìn)電機(jī)是兩相六線步進(jìn)電機(jī)，所述滾珠螺桿由螺桿、螺母和滾珠組成；所述滾珠螺桿與步進(jìn)電機(jī)通過套筒連接為一體，所述滑塊固定在滾珠螺桿的螺母上； 所述電源模塊、嵌入式主控制器、語音識別模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊集成在一塊PCB線路板上，所述電源模塊通過信號線為動作執(zhí)行系統(tǒng)供電，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊將嵌入式主控制器的I/O引腳產(chǎn)生的PWM信號放大后，通過信號線控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
【文檔編號】G10L15/26GK204257201SQ201420770727
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】李法德, 王少剛, 閆銀發(fā), 宋占華, 劉莫塵, 宋華魯 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)