1、基于语音识别技术的洗碗机智能交互控制设计 王亚冉 佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 摘 要： 现有人机交互洗碗机方式一般为按键开关或者电容式触控输入相关操作来进行控制, 而更加智能的交互模式来控制洗碗机则包括了语音识别, 串口通信和电机控制三个模块。是与传感器输入, 触控输入的另外一种并行输入方式, 使消费者对洗碗机的操控更加方便、快捷。关键词： 语音识别; 智能交互; 串口通讯; 洗碗机; 降低成本; 作者简介：王亚冉 (1989) , 女, 内蒙古赤峰人, 硕士, 先行研究工程师。研究方向:传感器智能化应用。收稿日期：2017-06-20Intelligent Interaction
2、Control Design of Dishwasher Based on Speech Recognition TechnologyWANG Yaran Shunde Foshan Midea Washing Electric Appliance Manufacturing Co., Ltd.; Abstract： The existing human-computer interaction mode is a key switch or dishwasher capacitive touch input operation to control, and more intelligent
3、 interactive mode to control the dishwasher includes voice recognition, serial communication and three motor control module.It is another parallel input mode with sensor input and touch control input, which makes the operation of the dishwasher more convenient and fast.Keyword： voice recognition; in
4、telligent interaction; serial communication; dishwasher; reduce costs; Received： 2017-06-200 引言随着智能家居越来越普遍, 网络技术, 自动控制技术, 音视频技术将会更加高效的集成起来, 从而达到人们对智能家电高端化, 安全化, 便利化, 舒适化和环保节能的要求。其中, 洗碗机作为新兴家电的代表, 也逐渐走进国内的千家万户。目前, 人们对洗碗机的要求也不断增加, 不仅要让它洗的干净, 快捷, 还希望它更加睿智, 因此语音交互随即提上日程。当用户在双手拿满碗盘的时候, 可以通过语音发出命令让洗碗机启动和关
5、闭抽屉门, 增加用户体验。同时, 采用语音命令词来预约定时或者选择洗涤模式来控制洗碗机, 使得操作更加简单, 间接延长触控屏幕的使用寿命, 也能避免小朋友因为好奇触碰而导致的误操作。1 语音词库首先, 训练命令词库1。尽可能的排除由于口音导致的语音误识别, 基本命令词库为表 1 所示。当训练成熟后, 可以将语音编码指令烧写进 flash 芯片, 方便后续调取使用2。其次, 设置有效门限值, 当环境出现比较容易误识别的声音, 比如“开门”, “关门”等类似词语的时候, 可以与已识别的命令词库词语进行比较, 当门限值较高的时候, 模块执行操作, 反之, 如果没有达到预设门限值, 则判定成无效环境命
6、令词, 予以剔除3,4。再次, 制定合理的串口 UART 通信协议, 根据奇偶校验结果, 反馈通信是否畅通, 是否出现短路、短路、大电流等异常现象, 通过扬声器向用户提示是否信号接收正确, 正确立即执行操作, 否则报警。表 1 基本语音命令词库列表 下载原表 图 1 一款普通家用独立式洗碗机 下载原图一款普通家用独立式洗碗机中传统的控制面板上都配有 TFT 液晶显示或者机械式旋转按钮, 如图 1 所示。2 智能交互语音交互逻辑控制图采用 XMFT101 语音交互模块, 与主控面板DSPIC33FJ32MC206 数据处理芯片进行串口通信。开启电源后语音交互模块先进入待机模式, 如果超时, 则直
7、接进入睡眠模式, 以便于减少待机功耗。在待机期间, 当用户发出语音指令后, 语音模块进入工作模式, 与主控板的数据处理芯片进行串口通信, 当反馈通信畅通后, 发送指令开始识别语音信号, 如果识别语音阈值分数较高时, 则接收指令进行二次交互, 延时一段时间后控制抽屉门拉杆进行动作;如果识别语音的分数较低时, 则拒绝识别此次语音信号, 强制终止电机进行动作, 并且再次进入待机模式, 准备唤醒, 重新进行倾听。如图2 所示。3 控制设计3.1 串口通讯语音交互控制装置硬件原理中, XFMT101 外接供电电压分为数字 3.3V 和模拟 5V, 播音最好采用硅麦, 电容 C3=1u F 即可, 电容
8、C2=2.2u F 接入数字地, MIC+串联 R3=2.2K 电阻接回 MICBIAS 偏置信号引脚;RDY 准备信号外接 R1=10K 电阻和一个指示 LED 灯;RST 复位信号外接 R2=100K 电阻和 C1=100u F 电容, 然后接入模拟地;UART-TX 与 UART-RX 分别引出等待与主控板进行串口通信, 如图 3 所示。图 2 语音交互逻辑控制图 下载原图图 3 语音交互控制装置硬件原理图 下载原图UART 通信连接硬件原理, 由 UART-TX 和 UART-RX 的信号通过 UART-5pin 的连接器接口 2 和 3 引入, pin1 接入+5V/250m A,
9、5pin 悬空即可。经过电容 C8=100p F 和电阻 R4=560 接入光耦芯片 PC817, 使得上下级电路隔离开, 以免互相干扰。二极管阳极连着 C7=100n F 后导入数字地。三极管的发射极与集电极之间接入 C4=100p F 电容 C5=100n F 和 R5=2K 电阻后导入模拟地, 集电极连接主控芯片的 RX。相应地, TXD 联入另外一个光耦芯片的集电极, 发射极接入+5V/250m A 电源后与电容 C9=100n F, C7=100n F, 集电极与发射极之间是电容C10=100p F, 上拉电阻 R7=2k。光耦阳极接+3.3V 电源, 阴极连接 R6=390和 C6
10、=100p F 电容后接进主控芯片的 TX, 如图 4 所示。图 4 UART 通信连接硬件原理图 下载原图图 5 主控板硬件原理图 下载原图3.2 主板控制采用 DSPIC33EP64MC206 洗碗机5-6主控板硬件的原理图中, VDD 与 AVDD 分别外接 3.3V 电压, 然后并入电容 C11=C12=100n F, 然后接入模拟地, AVSS 则接入数字地。时钟信号连接 R8=10K 电阻后接地。选用 ULN2003 高耐压、大电流复合晶体管 IC 阵列作为继电器的驱动器。COM 端接入+12V/250m A 电源, 并入C13=C14=100n F 电容和 100u F/50V
11、耐压的电解电容 E1、E2。输入端口分别连入 DSPIC 的控制端信号:加热管、LED 灯、进水阀、分配器、再生阀、排水阀、分水阀。根据语音的输入信号, 通过 UART 串口通信, 由 DSP 处理后控制各个继电器进行相应动作, 如图 5 所示。4 结论通过语音识别技术解放了用户的双手, 更加智能化的控制洗碗机进行相关操作。同时避免以往触屏输入感应不灵敏等导致的类似问题, 甚至可以完全替代传统的 TFT 屏幕, 利用声音反馈当前操作状态, 将大大降低生产成本7-9。参考文献1王炳锡.实用语音识别基础M.北京:国防工业出版社, 2005. 2关毅.现代汉语计算语言模型中语言单位的频度-频级关系J
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