语音与远程控制在汽车空调系统中的应用

高远　祝玲　钟坤芳

引言

随着社会的发展及科学技术水平的提高，在衣食住行各个方面均发生了巨大的变化，为了满足人们的出行需求，汽车的需求量不断增多。随着人们对乘车要求的增多，汽车空调系统随之引入，为乘车提供了舒适的环境，它有效调节了车内温度、净化了车内空气、缓解了驾驶人的疲劳感，进而保证了驾车的安全性。但目前，汽车空调系统多为手动式，其操作较为困难，分散了驾驶人员的注意力，易造成交通事故，为了改变此情况，在先进技术的支持下，在汽车空调系统中应用了语音和远程控制模块，本文主要阐述了二者的应用，旨在进一步提高汽车空调系统设计的科学性、合理性，保证车内环境的舒适性与驾驶的安全性。

1、汽车空调系统的概况

1.1系统简介

汽车空调系统主要应用于轿车与客车中，其作用主要为调节车内温度、净化与交换车内外空气，为驾乘人员提供良好的车内环境。同时，汽车空调系统的应用，缓解了驾驶人员的疲劳感，提高了驾车的安全性，增强了乘车的舒适性。现阶段，各个国家均十分注重汽车空调系统的设计，将其作为判断汽车舒适性的重要标准之一。汽车空调系统的构成较为复杂，它是由多个子系统组成的，主要有制冷系统、空气净化系统、加热系统、通风系统与控制系统等。现阶段，汽车空调系统的控制方法主要有两种，一种为手动控制，另一种为自动控制，前者分为拉绳式操纵机构与真空式操纵机构，后者分为电控气动式与微机控制式。由于手动控制，直接影响驾驶人员行使的安全性，此方式的应用逐渐减少，随着科学技术水平的提高，自动控制的应用日渐广泛，该控制系统的功能主要有空调控制、节能控制、故障报警与显示等。为了提高汽车空调的人性化与安全性，本文设计了语音与远程控制的汽车空调系统，该系统是由CPU模块、语音识别模块、远程通信模块和CNA总线模块等构成的。

1.2功能需求

汽车空调系统主要功能为制冷、暖风与通气，在各个功能的作用下，为驾乘人员营造了舒适的环境，在上述功能的基础上，本文设计了语音和远程控制，驾驶人员通过语音控制，借助声音信号实现了对汽车空调系统的有效控制，减少了驾驶过程中对汽车空调系统的手动操作，进而保证了驾驶的安全性；驾驶人员通过远程控制，对汽车空调系统实现了提前开启，并自动调节适宜的温度，此后，驾乘人员进入汽车后便可以获得舒适的环境，特别是在炎热与寒冷的环境下，远程控制的优势更加显著。

汽车空调系统的功能主要有语音识别功能、远程通讯功能、温度调节功能、风量调节功能与风门调节功能等。第一个功能是利用语音识别模块和控制模块实现的，系统能够识别用户控制指令的关键词，如：打开/关闭空调、温度上升/下降、风量增大/减小等；第二个功能是利用远程通信模块和CPU模块实现的，根据不同的用户需求，控制指令分为中文与英文两种形式。其他功能均是根据用户的需求，自行设置车内的温度、风量大小与进风、出风模式。

2、语音与远程控制在汽车空调系统中的应用

2.1硬件设计

汽车空调系统硬件电路设计主要有CPU主控制模块、语音识别模块、远程通信模块与数据传送模块。

2.1.1 CPU模块

本文选用的CPU为STM32F103RBT6，其拥有丰富的资源，主要包括大容量的存储单元、丰富的串口、定时器资源等，其处理速度高达72MHz，其优势为实时、高效与节能。CPU模块采用3.3V电源模块供电、两个晶振电路，通过自身的两个串口分别与语音识别模块和3G模块保持通讯，利用自身的CNA总线接口和外接的总线收发器与其他控制系统进行信息交互。

2.1.2 语音识别模块

本文选用的芯片为LD3321，该芯片拥有降噪、错误拒识与精确识别等功能，采用的供电模式为5V直流电源，并拥有2路IO输入、8路IO输出、声音输入与输出口及UART输出等。

2.1.3 3G模块

本文选用了SIM5216E，此模块的网络传送数据速率较高，满足了快速远程控制的要求，其供电模式为4V电压，复位电路是由R14、R15与Q3构成的，其硬件开机电路是由R3、R4与Q1构成的，软件开机是由AT指令完成的。

2.1.4 CAN总线模块

此模块设计的目的为促进信息传递，它提高了汽车的实用性，在设计过程中选择了STM32F103RBT6芯片内部带有的CAN控制器，在硬件设计方面，增加了总线收发器，进而提升了其功能。

2.2软件设计

2.2.1 STM32控制主程序

本文选用了C语言作为软件开发语言，其开发平台为RVMDK3.80A，此软件支持ARM7、ARM9与C0rtex-M3处理器，实现了启动代码的自动配置，同时它集成了Flash烧写模块、拥有强大的仿真设备模拟与性能分析。本文选用STM32提供的固件库，其开发时间较短、编码难度较低，进而控制了开发成本，同时便于用户的操作，满足了控制需求。

2.2.2 其他模块

本文选用的语音识别芯片为LD3321，其开发的V280模块应用于汽车空调系统，该模块可以根据用户的语音完成空调控制功能，在VUI流程编辑器中输入要识别的关键词即可。语音识别系统初始化是由播放声音、设置UART波特率及转移至口令节点构成的。

本文选用了3G模块SIM5216E，通过串口，实现了SIM5216E模块和STM控制模块的通讯。

总结

综上所述，本文研究了语音与远程控制在汽车空调系统中的应用，介绍了汽车空调系统的概况，主要有系统简介与功能需求，同时，分析了系统的硬件设计与软件设计，相信，汽车空调系统的设计将逐步完善。

（作者單位：北方民族大学）