基于語音識別的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引言

　　現(xiàn)在汽車上使用的電器越來越多，駕駛員需要手動(dòng)操作的電器開關(guān)也越來越多，不但增加了駕駛員的負(fù)擔(dān)，還影響了行車安全。本文以 STM32F103VET6（以下簡稱STM32）芯片為控制核心，采用高性能LD3320語音識別芯片，設(shè)計(jì)基于語音識別的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以用語音有效控制汽車空調(diào)，減輕了駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，保證行車過程中的安全。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　運(yùn)用語音識別技術(shù)，結(jié)合各種傳感器對車身內(nèi)外的環(huán)境（如氣溫、陽光強(qiáng)度等）以及制冷壓縮機(jī)的狀態(tài)等多種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，與設(shè)定參數(shù)相比較，微控制器經(jīng)過運(yùn)算處理做出判斷，輸出相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制信號。執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)過實(shí)時(shí)調(diào)整和修正，實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣環(huán)境全方位、多功能的調(diào)節(jié)和控制。系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括溫度風(fēng)門電機(jī)、模式風(fēng)門電機(jī)、循環(huán)風(fēng)門電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、除霜控制繼電器等。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

　　1．1 主控制器

　　主控制器為基于ARM Cortex—M3內(nèi)核的32位微控制器STM32F103VET6，內(nèi)置64 KB RAM、512 KBFlash，以及豐富的增強(qiáng)I／O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，主要控制傳感器模擬信號的采集、語音信號的收發(fā)和汽車空調(diào)控制信號的輸出。

　　1．2 語音識別模塊

　　語音識別芯片選用的是ICRoute公司的LD3320芯片。該芯片集成了語音識別處理器和一些外部電路，包括A／D轉(zhuǎn)化器、D／A轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等。本芯片在設(shè)計(jì)上注重節(jié)能與高效，不需要外接任何的輔助芯片（如Flash、RAM等），直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實(shí)現(xiàn)語音識別功能。識別的關(guān)鍵詞語列表是可以任意動(dòng)態(tài)編輯的。

　　參照LD3320數(shù)據(jù)手冊，語音識別控制電路采用LD3320與STM32通過SPI串行方式進(jìn)行連接。語音識別模塊控制電路如圖2所示。首先，要將MD接高電平，芯片時(shí)鐘信號CLK連接到STM32時(shí)鐘信號輸出引腳MCO（PA8）上。引腳MBS是麥克風(fēng)偏置，接了一個(gè)RC電路，保證能輸出一個(gè)浮動(dòng)電壓給麥克風(fēng)。

　　1．3 SD卡存儲模塊

　　要實(shí)現(xiàn)具有人機(jī)交互功能的語音識別控制系統(tǒng)，需要存放大量的MP3音頻文件。本系統(tǒng)中，MP3音頻播放文件存放在SD卡上，語音識別關(guān)鍵詞也存放在SD卡上，這樣可以很方便地更改要識別的關(guān)鍵詞，而不需要更改程序內(nèi)容。主控STM32將 MP3數(shù)據(jù)依次從SD卡讀出來，送入LD33 20芯片內(nèi)部，這樣就可以從芯片的相應(yīng)的引腳輸出聲音。SD卡硬件連接如圖3所示。SD卡與STM32通過SPI方式進(jìn)行通信。將SD卡片選信號CS、數(shù)據(jù)輸入信號DI、數(shù)據(jù)輸出信號DO、時(shí)鐘信號SCLK分別與STM32的PC11、PD2、PC8、PC12引腳連接。