基于单片机的语音光感智能开关的设计与实现

温玉春+康俊峰+孟超平

摘 要：语音光感控制开关，是用语音和光照度两个信号共同控制电路的通断，即语音以及光照度同时达到用户预先设定的条件，开关才起作用，达到闻声灯明，闻声灯闭的效果。但白天光线充足时，用户可以预先设定即使有人走过或发出响声，也不会亮灯，从而达到智能开关的目的。

关键词：非指定语音；声控；光感；智能

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.08.087

1 引言

与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，是人们长期以来的梦想，语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文字或命令的高技术。根据针对的发音人，语音识别技术分为特定人语音识别和非特定人语音识别，特定人语音识别只针对特定发音人，只能识别一个或几个人的语音；非特定人语音识别，不用针对指定发音人，不分年龄、性别，只要发音人说相同的语言就可识别，可以被任何人使用，更符合实际需要。语音识别作为一项人机交互高新技术，正在向各个领域推广和应用。在这样一个高科技发展时代，非指定语音控制已经是一项成熟的科技产品，它将会在我们日后的生活中成为必不可少的一部分。

2 系统设计及方案比较

2.1 语音光感开关控制要求

该语音光感开关用语音和光照度两个信号共同控制电路的通断，即语音以及光照度同时达到用户预先设定的条件，开关才起作用，达到闻声灯明，闻声灯闭的效果。但白天光线充足时，用户可以预先设定即使有人发出响声，也不会亮灯，从而达到智能开关的目的。该语音开关的工作方式为：当夜晚时，只要有人发出“开灯”的语音信号，照明灯点亮，发出“关灯”语音信号时，照明灯关闭。

2.2 控制方案的选择

2.2.1 模拟电子控制

目前，大多数的声控开关都是应用模拟电子技术进行设计的，分立元件多，不可靠；而且这类开关的平均使用寿命较短，主要因为开关控制启动频繁，启动电流很大，导致功率元件过载而损坏。

2.2.2 单片机控制

单片机又称为单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，它作为一个超大规模的集成电路，结构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为控制领域“尖端武器”，是日常生活中最广泛的计算机之一。如今，单片机技术已非常成熟，未来的发展方向趋于应用单片机设计智能开关，电路设计完成后，应用软件编程来实现控制功能，修改简单，灵活方便，使用过程中也更加安全节电、智能环保，所以选择单片机作为智能开关的控制器。

3 硬件电路设计

语音光感智能开关电路使用单片机控制，选定贴片STC11L16XE芯片它具有44引脚， STC芯片加密性强，超强抗干扰，超低功耗。 利用光敏电阻进行光的测量、光的控制和光电转换，利用继电器实现对电路的短路、过载及欠压保护，其电路如图1所示。

4 系统的软件设计

4.1 工作过程示意图

根据语音光感开关的工作要求，绘制其工作原理示意图，如图2所示。

4.2 系统的软件设计

4.2.1 语音信号要求

（1）由单片机控制，继电器充当开关，所以编写程序为：串口接收到0时，串口P2.7输出0，开灯；串口接收到1时，P2.7输出1，关灯，定义字符串kai代表低电平0，定义字符串guan代表高电平1。

（2）当发出指令“开灯”时输出低电平串口P2.7输出继电器打开通电灯亮发出指令当“关灯”时输出高电平串口P2.7输出继电器关断灯灭。

4.2.2 四路继电器的部分控制程序

#include

#define kai 0； // 定義字符串kai代表低电平0

#define guan 1；// 定义字符串guan代表高电平1

unsigned char a；//a用来存放模块的返回值

sbit JDQ1=P1^5；

sbit JDQ2=P1^2；

sbit JDQ3=P3^4；

sbit JDQ4=P3^3；

main（）

{

TMOD=0x20；

TH1=0xfd；

TL1=0xfd；

TR1=1；

SM0=0；

SM1=1；

REN=1；

EA=1；

ES=1；

while（1）

{

if（a==1）

{

JDQ1=kai；

}

else if（a==2）

{

JDQ1=guan；

}

else if（a==3）

{

JDQ2=kai；

}

else if（a==4）

{

JDQ2=guan；

}

else if（a==5）

{

JDQ3=kai；

}

else if（a==6）

{

JDQ3=guan；

}

else if（a==7）

{

JDQ4=kai；

}

else if（a==8）

{

JDQ4=guan；

}

else if（a==9）

{

JDQ1=kai；JDQ2=kai；JDQ3=kai；JDQ4=kai；

}

else if（a==10）

{

JDQ1=guan；JDQ2=guan；JDQ3=guan；JDQ4=guan；

}

……

5 语音光感智能开关的性能测试

为了检测本文设计的语音智能开关的实际工作性能，笔者进行了测试，当夜晚时，只要有人发出“开灯”的语音信号，照明灯点亮，发出“关灯”语音信号时，照明灯关闭，白天光线充足时，即使有人发出响声，也不会亮灯。此语音开关达到智能开、关的目的。图3～图6所示为测试效果。

6 结论

该语音光感智能开关，适用于各种楼房走廊的照明，如住宅区的楼道、工厂、办公楼、教学楼等公共场所。它能够满足使用要求，且具有体积小、外形美观、工作可靠等优点。

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]陈长生，杨玉兰.C语言从入门到精通[M].北京：中国铁道出版社，2016.

[3]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]胡航.语音信号处理[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000.

[5]黄凤岗，宋克欧. 模式识别[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.