基于語音控制的室內(nèi)移動監(jiān)測機器人1

1、用聲音去溝通基于語音控制的室內(nèi)移動監(jiān)測機器人完成時間2014年5月8日Tankertanker Design引言 在現(xiàn)代社會，“懶人科技”大行其道，當(dāng)面臨眾多繁瑣的按鍵操作和菜單選擇的時候，簡單地說出指令，是最具有人情味的人機操作界面。讓身邊的各種電子設(shè)備可“聽從”人類的語音，是從電影“星球大戰(zhàn)”就開始的科技發(fā)展目標(biāo)。近年來，語音識別技術(shù)發(fā)展速，取得顯著進步，并且已經(jīng)開始被應(yīng)用于通信、家庭服務(wù)、汽車電子、醫(yī)療、家電、消費電子產(chǎn)品等各個領(lǐng)域 。雖然目前的科技還不能做到讓計算機完全理解人類的所有自然語言，但是可以在一定程度上實現(xiàn)這個夢想。 語音控制的機器人能直接接受人的語音，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，操作

2、簡單，應(yīng)變能力強。近幾年來都市火災(zāi)時有發(fā)生，在消防員趕來之前就已經(jīng)燃起大火，往往會對居民財產(chǎn)造成重大損失。而如果有一個適合于家庭使用的具有語音控制的滅火機器人，在消防員趕來之前，可以進行適當(dāng)滅火，盡可能地減小火勢，從而最大限度地減少人們的生命財產(chǎn)損失。而且人們室內(nèi)的安全存在著許許多多的隱患，例如煤氣的泄露，溫度的監(jiān)測，無人時的防盜安全等。所以對于研究語音控制的室內(nèi)移動機器人具有十分重要的意義。 Tankertanker Design目的與意義目的：1.通過語音使人與機器人之間實現(xiàn)通信2.以達到室內(nèi)監(jiān)控的效果意義：1.開發(fā)一部價格便宜，能滿足家庭需求的語音控制監(jiān)測機器人。2.保障人民生命財產(chǎn)安全

3、3.使家庭生活智能化，使科技更好的為人類服務(wù)。Tankertanker Design小車實物展示與講解Tankertanker DesignTankertanker Design小車模塊簡介1.LD3320語音識別芯片1.1語音識別芯片介紹LD3320 是一顆基于非特定人語音識別 技術(shù)的語音識別/聲控芯片。提供了真正的單芯片語音識別解決方案。 LD3320 芯片上集成了高精度的 A/D 和 D/A 接口，不再需要外接輔助的Flash 和 RAM，即可以實現(xiàn)語音識別/聲控/人機對話功能。并且，識別的關(guān)鍵詞語列表是可以動態(tài)編輯的。 基于 LD3320，可以在任何的電子產(chǎn)品中，甚至包括最簡單的 51

4、 作為主控芯片的系統(tǒng)中，輕松實現(xiàn)語音識別/聲控/人機對話功能。為所有的電子產(chǎn)品增加 VUI語音用戶操作界面。 主要特色功能： 非特定人語音識別技術(shù)： 不需要用戶進行錄音訓(xùn)練可動態(tài)編輯的識別關(guān)鍵詞語列表： 只需要把識別的關(guān)鍵詞語以字符串的形式傳送進芯片，即可以在下次識別中立即生效。比如，用戶在 51 等 MCU 的編程中，簡單地通過設(shè)置芯片的寄存器，把諸如“你好”這樣的識別關(guān)鍵詞的內(nèi)容動態(tài)地傳入芯片中，芯片就可以識別這樣設(shè)定的關(guān)鍵詞語了。Tankertanker Design真正單芯片解決方案： 不需要任何外接的輔助 Flash 和 RAM，真正降低系統(tǒng)成本。 內(nèi)置高精度 A/D 和 和 D/A

5、 通道： 不需要外接 AD 芯片，只需要把麥克風(fēng)接在芯片的AD 引腳上；可以播放聲音文件，并提供 550mW 的內(nèi)置放大器。 高準(zhǔn)確度和實用的語音識別效果支持用戶自由編輯 50 條關(guān)鍵詞語 在同一時刻，最多在 50 條關(guān)鍵詞中進行識別，終端用戶可以根據(jù)場景需要，隨時編輯和更新這 50 條關(guān)鍵詞語的內(nèi)容。語音芯片外觀：Tankertanker Design1.2語音識別介紹語音識別 ASR 技術(shù)，是基于關(guān)鍵詞語列表識別的技術(shù)。只需要設(shè)定好要識別的關(guān)鍵詞語列表，并把這些關(guān)鍵詞語以字符的形式傳送LD3320 內(nèi)部，就可以對用戶說出的關(guān)鍵詞語進行識別。不需要用戶作任何地錄音訓(xùn)練。語音識別 ASR 現(xiàn)實

6、意義: ASR 技術(shù)最重要的現(xiàn)實意義就在于提供了一種脫離按鍵，鍵盤，鼠標(biāo)的基于語音的用戶界面 VUI ，使得用戶對于產(chǎn)品的操作更快速，更自然。每次識別的過程，就是把用戶說出的語音內(nèi)容，通過頻譜轉(zhuǎn)換為語音特征，和這個關(guān)鍵詞語列表中的條目進行一一匹配，最優(yōu)匹配的一條作為識別結(jié)果。ASR 技術(shù)上的局限性在于： ASR 不是聽寫系統(tǒng)ASR 不能把人的聲音轉(zhuǎn)換為確定的拼音串ASR 不能任意地識別人的說話內(nèi)容Tankertanker Design LD3320管腳分布圖Tankertanker Design LD3320內(nèi)部的簡單邏輯圖Tankertanker Design 基于STM32的LD3320語

7、音芯片Tankertanker Design傳感器模塊 1.DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理及引腳介紹： DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點：（1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。（2）在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。（3）實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。（4）測量溫度范圍在55。C到125。C之間。（5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）內(nèi)部有溫度上

8、、下限告警設(shè)置。Tankertanker DesignDS18B20封裝圖及管腳說明：1.GND 地信號2.DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3.VDD 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，引腳必須接地。 Tankertanker Design 2.紅外避障傳感器實驗原理： 避障傳感器基本原理，和循跡傳感器工作原理基本相同，利用物體的反射性質(zhì)。在一定范圍內(nèi)，如果沒有障礙物，發(fā)射出去的紅外線，因為傳播距離越遠而逐漸減弱，最后消失。如果有障礙物，紅外線遇到障礙物，被反射到達傳感器接收頭。傳感器檢測到這一信號，就可以確認正前方有障礙物，并送給

9、單片機，單片機進行一系列的處理分析，協(xié)調(diào)小車兩輪工作，完成一個漂亮的躲避障礙物動作。實驗接線： 紅色：接4.5-5V電源高電平 黃色：接單片機，輸出電平給單片機 綠色：接GND 0V 電源低電平Tankertanker Design 3.MQ-7一氧化碳傳感器使用說明1 .MQ-7 傳感器模塊對環(huán)境 CO 氣體敏感。2 .模塊在無 CO 氣體影響或者氣體濃度未超過設(shè)定閾值時， 數(shù)字接口 DO 口輸出高電平，模擬接口 A0 電壓基本為 0v 左右，當(dāng) CO 氣體影響超過設(shè)定閾值時，模塊數(shù)字接口 D0 輸出低電平，模擬接口 A0 輸出的電壓會隨著 CO 氣體的影響慢慢增大；3 .小板數(shù)字量輸出 D

10、0 可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測環(huán)境 CO 濃度；4. 小板數(shù)字量輸出 DO 可以直接驅(qū)動繼電器模塊， 由此可以組成一個 CO 氣體開關(guān)；5 .小板數(shù)字量輸出 DO 可以直接驅(qū)動有源蜂鳴器模塊， 由此可以組成一個 CO氣體報警器；6. 小板模擬量輸出 AO 可以和 AD 模塊相連， 通過 AD 轉(zhuǎn)換， 可以獲得環(huán)境 CO氣體濃度精準(zhǔn)的數(shù)值（相對值）Tankertanker Design 管腳說明Tankertanker Design 原理圖A BH136452QM-N10VCCVCCVCCR3LEDC1VCC23418U1AR11234P1RpR2+5VDOUTA

11、OUTGNDTankertanker Design 4.人體熱釋電紅外傳感器 在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。被動式熱釋電紅外探頭的特性： (1)這種探頭是以探測人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。(2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。(3)被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效

12、應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。(4)一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。(5)菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴(yán)密。Tankertanker Design 實物圖及管腳說明 VCC接電源正極 OUT接單片機I/O口 GND接地端Tankertanker Design小車功能1.通過語音對機器人進行控制，使機器人進行簡單的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)命令。2.DS18B20溫度傳感器進行溫度的檢測，并用數(shù)碼管進行顯示。3.風(fēng)扇在火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火源時，進行簡單滅火工作。4.MQ-7一氧化碳傳感器檢測煤氣是否泄漏。5.熱釋電紅外傳感器檢測防盜模式下是否有人進入室內(nèi)。6.紅外避障傳感器使移動機器人能靈活的避開障礙物。7.語音控制LED燈的亮