一種基于SPCE061A單片機(jī)的燃?xì)鉅t灶語音控制裝置

當(dāng)前，在很多的領(lǐng)域都能看到語音控制技術(shù)應(yīng)用的例子，然而，對(duì)于千家萬戶都要使用的燃?xì)鉅t灶卻沒有在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)用語音控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品，燃?xì)鉅t灶的使用控制依然是傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式，這種情況使燃?xì)鉅t灶的安全使用受到限制，安全事故時(shí)有發(fā)生，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)帶來?yè)p失。筆者正是基于解決燃?xì)鉅t灶的安全使用問題而引入語音控制技術(shù)，在傳統(tǒng)的燃?xì)鉅t灶基礎(chǔ)之上，加裝語音控制裝置，對(duì)燃?xì)鉅t灶的點(diǎn)火、滅火、火力調(diào)節(jié)、火焰異常熄滅時(shí)緊急關(guān)閉氣源等功能都能用語音命令和語音提示智能化地完成。這樣不僅使燃?xì)鉅t灶的使用安全性有很大的提高，而且使用戶使用燃?xì)鉅t灶更加方便。該裝置的設(shè)計(jì)制作從硬件和軟件兩個(gè)層面敘述如下。

l硬件設(shè)計(jì)

1.1電路設(shè)計(jì)

該裝置的電路系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：檢測(cè)火焰的傳感器電路，高壓點(diǎn)火電路和電動(dòng)燃?xì)忾y等執(zhí)行部分，以SPCE061A單片機(jī)為核心的信號(hào)處理與控制部分?；鹧?zhèn)鞲衅鞑捎眉t外測(cè)溫傳感器，該傳感器是采用輻射測(cè)溫原理，檢測(cè)燃?xì)鉅t灶的火焰情況，高壓點(diǎn)火電路則選擇可控高壓點(diǎn)火模塊，為了實(shí)現(xiàn)火焰是連續(xù)可調(diào)的要求，氣源的控制采用了電動(dòng)氣閥。為了實(shí)現(xiàn)語音控制和語音提示，該裝置的信息處理和控制單元選擇了凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機(jī)，該單片機(jī)具有強(qiáng)大的語音處理和語音控制能力，能輕松完成該裝置的控制目的。該裝置的原理如圖1所示。


圖1 原理框圖

1.2裝置工作原理

本裝置的主要功能有4個(gè)：點(diǎn)火、熄火、火力調(diào)節(jié)、報(bào)警。要完成3個(gè)任務(wù)：一是語音任務(wù)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)聽命令和語音報(bào)警，要求采用非特定語音識(shí)別技術(shù)，這主要是考慮對(duì)任何使用者語音命令都要有效；二是火焰?zhèn)鞲腥蝿?wù)，主要負(fù)責(zé)火焰的傳感信號(hào)處理；三是控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)忾y的控制和對(duì)點(diǎn)火電路的控制。該裝置的功能雖然有點(diǎn)簡(jiǎn)單，但內(nèi)部操作卻并不簡(jiǎn)單，3個(gè)任務(wù)必須相互通信，相互協(xié)調(diào)工作，才能完成該裝置的功能和保證該裝置的性能，才能發(fā)揮操作系統(tǒng)的優(yōu)越性和充分利用CPU的資源。

首先，該裝置上電復(fù)位后，SPCE061A單片機(jī)就開始自檢，檢測(cè)傳感器是否正常，檢測(cè)麥克風(fēng)是否正常，檢測(cè)燃?xì)忾y是否關(guān)閉，檢測(cè)高壓點(diǎn)火電路是否正常，隨后，該裝置處于待用狀態(tài)。當(dāng)有有效的語音命令出現(xiàn)時(shí)，SPCE061A單片機(jī)就會(huì)按照語音命令的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)鉅t灶的控制，對(duì)于燃?xì)鉅t灶在使用過程中出現(xiàn)的異常，該裝置也能快速地自動(dòng)完成對(duì)燃?xì)鉅t灶的控制處理，以避免出現(xiàn)危險(xiǎn)。為了使用上的方便，該裝置還設(shè)計(jì)了鍵盤手動(dòng)控制子系統(tǒng)，便于手動(dòng)操作控制燃?xì)鉅t灶。

2軟件設(shè)計(jì)

該語音控制裝置的硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作量較大的是軟件的開發(fā)，為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)需要的功能，保證該裝置的性能，對(duì)該裝置的程序進(jìn)行了認(rèn)真的設(shè)計(jì)和編制，其程序框圖如圖2所示。


圖2 程序框圖

程序的運(yùn)行過程如圖3所示。


圖3 程序運(yùn)行過程圖

系統(tǒng)上電復(fù)位，程序從Ox0000地址開始執(zhí)行，程序一開始就先初始化μC/OSⅡ操作系統(tǒng)，并向系統(tǒng)注冊(cè)FIQ TPMA VEC中斷，這是個(gè)語音中斷。接著創(chuàng)建3個(gè)任務(wù)，優(yōu)先級(jí)分別為：O，1，4.任務(wù)一的主要功能是保證其他兩個(gè)任務(wù)運(yùn)行；任務(wù)二的主要功能是負(fù)責(zé)火焰?zhèn)鞲?；任?wù)三的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)監(jiān)聽命令和語音報(bào)警。最后啟動(dòng)μC/OSⅡ操作系統(tǒng)。程序從主函數(shù)main，轉(zhuǎn)到了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)任務(wù)之間的切換。任務(wù)一先運(yùn)行，保證任務(wù)二、三運(yùn)行。如果點(diǎn)火命令執(zhí)行則任務(wù)三把COMMNOE FLAG置1，F(xiàn)ireOpened置O，并檢測(cè)FireOpened是否為1，如果為1，則關(guān)閉電子打火?；鹧纥c(diǎn)著后，任務(wù)二把FireOpened置1.COMMNOEFLAG置0.如果熄火命令執(zhí)行，則任務(wù)三把FireClosed置1，任務(wù)二檢測(cè)到FireClosed為1，則不報(bào)警，否則報(bào)警。

3結(jié)語

將語音控制技術(shù)應(yīng)用于燃?xì)鉅t灶，這是一個(gè)非常有意義的嘗試，鑒于目前市場(chǎng)上并沒有相同產(chǎn)品出現(xiàn)，應(yīng)該說也是很有創(chuàng)意的開發(fā)，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)論來看，對(duì)于提高燃?xì)鉅t灶的使用安全性，改善操控性都有非常明顯的效果。雖然該裝置的開發(fā)離成熟的產(chǎn)品面市還有一段路要走，主要就是如何讓燃?xì)鉅t灶與控制裝置合二為一，成為一個(gè)成熟的產(chǎn)品走向市場(chǎng)，但相信這類產(chǎn)品的面市，一定能得到用戶的認(rèn)可，受到用戶的歡迎。