基于语音识别的万能遥控器的设计

李亚光　蒋如意　孙海燕

摘 要 研制一种集家电遥控器功能于一身的万能遥控器，通过将各种遥控器的红外载波记录在一个专门的存储空间中，实现众多遥控器集成于一个智能遥控器中，用软件取代硬件的形式实现智能化在这种遥控器上装上一种语音识别的智能控制功能，通过语音命令取代传统的按键形式的指令，实现基于语音识别模块的万能遥控器。

【关键词】语音识别 遥控器 智能控制

1 引言

目前家用电器产品基本上都配套有相应的红外线遥控器设备，一个复杂过一个，每个家庭里可能光遥控器就有好几台，使用起来不好区分，而且由于编码形式不同，功能都不兼容，经常要换遥控器.每部遥控器都需装配相应的干电池，极为浪费，与此同时，传统的遥控器都是按键型的，一旦过了些时日，按键上的功能字样模糊了，很难识别，特别是对于那些功能较多的遥控器，这个问题尤为困扰人。目前国内虽有学习型的红外遥控器，但绝大多数是采用复制遥控器红外载波达到学习目的，但采用专用的遥控集成芯片导致设计复杂，设计复杂，集成度高，成本也较高。本论文研制一种集家电遥控器功能于一身的万能遥控器，通过将各种遥控器的红外载波记录在一个专门的存储空间中，实现众多遥控器集成于一个智能遥控器中，用软件取代硬件的形式实现智能化。在这种遥控器上装上一种语音识别的智能控制功能，通过语音命令取代传统的按键形式的指令，实现一款基于语音识别模块的万能遥控器。

2 学习型遥控器的设计原理

学习型遥控器主要是把原始遥控器发出的红外遥控信号进行完全拷贝，而不管遥控器是什么格式的，信号经过适当的压缩后存储在ROM 里面，当需要发射红外信号时，只需将储存在存储器里面的遥控编码读出，还原成原始信号即可实现学习的功能。

2.1 语音识别控制模块原理：

采用凌阳公司生产的SPCE061A 单片机里面的集成语音识别功能，对需要用到的控制功能的语音指令进行声音采集，转换成数字信号形式储存在存储器里面，一旦识别接收到外界的语音信号，就会从存储器里面取出对应的控制命令，并通过单片机产生相应的红外控制命令发射出去实现控制功能。

2.2 系统总体方案介绍

整个系统主要由键盘输入电路、MIC输入电路、语音输出电路、红外发射电路组成。通过分析按键命令或语音识别结果，利用正常的结果以红外指令码发出，控制家电的运行，同时用语音提示。系统组成如图 1 所示。

3 系统硬件设计

初步设计的万能语音遥控器，主要由键盘输入电路、MIC输入电路、扩展功能电路、语音输出电路、红外发射电路组成。用户通过按键，完成遥控功能，保留按键功能、扩展功能（语音报温和报时功能）。

3.1 语音和拓展功能部分

SPCE061A有1路专用于采集语音信号的A/D转换电路（MIC输入）和7路用于其它功能的A/D转换电路。前者能用来进行语音识别、录音等的语音信号的输入，在本遥控器里用来采集语音信号，进行语音识别；后者中，选择其中1路进行温度采集，由按键控制温度的播报。SPCE061A有丰富的时基信号，采用2Hz的时钟进行计数，并进行万年历计算，由按键控制播报时间。硬件电路如图 2所示。

硬件上共设计了13个按键，采用4×4的行列式键盘，IOB0～IOB3设置成输入口，IOB4～IOB7设置成输出口，预留3个按键作为备用键。

语音识别电路比较简单，MIC选用驻极体话筒。驻极体话筒具有结构简单、重量轻、体积小、无方向性、频率响应宽、保真度好等优点，它的偏压由SPCE061A的VMIC管脚提供。

SPCE061A提供了2个10位D/A输出通道AUD1、AUD2，用于输出语音信号，每个通道的输出能力为3mA。考虑到功耗，在这里采用了单通道AUD1输出。

通过IOB8输出的PWM信号（IOB8、IOB9有特殊功能）可以作为红外载波信号，其频率由可编程定时器TimerA（或TimerB）的溢出频率决定。

温度传感器采用普通负温度系数热敏电阻，热敏电阻灵敏度高、价格便宜。mnSP?内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小、可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式构成，可形成各种不同系列派生产品，以适合不同场合的应用。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。

3.2 学习型遥控器部分

学习型遥控器在使用之前，先对原始的家电遥控器进行原始信号的拷贝。当原始遥控器像学习型遥控器发射红外遥控信号时，学习型遥控器将信号接收，进行拷贝并压缩，然后将压缩后的信号存储在存储器里，从而对原始遥控器完成学习。以同样的方式对其他的遥控器进行学习，并将其学习到的编码形式同样存储在存储器里面。这样就可以实现多种遥控器功能集成于一个学习型的遥控器中。图3给出了学习型遥控器工作示意图。

4 系统软件实现

当遥控器接收到矩阵键盘或者语音识别模块发来的指令后，通过单片机将存储器里面相应模式下的信号控制编码还原，并且将其加载到38KHz的载波当中发射出去，实现控制家电的功能。遥控器的相关程序流程图如图4和图5所示。

5 结论

本论文研制一种集家电遥控器功能于一身的万能遥控器，通过将各种遥控器的红外载波记录在一个专门的存储空间中，实现众多遥控器集成于一个智能遥控器中，通过软件取代硬件的形式，实现多功能化的遥控器，一方面解决了家庭中遥控器过多的烦恼局面，实现系统控制家电器件，达到节约资源、方便的效果，另一方面通过引进了语音识别技术，实现遥控器的人工智能化，使得遥控器的操作更加容易上手，方便快捷。

参考文献

[1]程小辉，康艳萍.可识别载波的红外遥控自学习模块研究与设计[J].电子技术应用，2013，39（2）：121-124.

[2]黄海阳，吴锤红.一种基于单片机的红外遥控信号解码新方法[J].单片机与嵌入式系统应用，2012，12（07）：30-33.

[3]刘新，怀彬，陆婷.一种红外遥控编码专用芯片的设计与实现[J].中国集成电路，2010，19（11）：43-48.

[4]苏鹏，周风余，陈磊.基于STM32的嵌入式语音识别模块设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2011，11（2）：42-45.

[5]陈喜春.基于LD3320语音识别专用芯片实现的语音控制[J].电子技术，2011，38（11）：20-21.

作者简介

李亚光（1990-），山西省临汾市人。大学本科学历。现就读于北方工业大学。

作者单位

北方工业大学电子信息工程学院 北京市 100144