一種基于SPCE061A單片機的燃氣爐灶語音控制裝置

當前，在很多的領域都能看到語音控制技術應用的例子，然而，對于千家萬戶都要使用的燃氣爐灶卻沒有在市場上發(fā)現(xiàn)用語音控制技術實現(xiàn)的產品，燃氣爐灶的使用控制依然是傳統(tǒng)的手動控制方式，這種情況使燃氣爐灶的安全使用受到限制，安全事故時有發(fā)生，給人民群眾的生命財產帶來損失。筆者正是基于解決燃氣爐灶的安全使用問題而引入語音控制技術，在傳統(tǒng)的燃氣爐灶基礎之上，加裝語音控制裝置，對燃氣爐灶的點火、滅火、火力調節(jié)、火焰異常熄滅時緊急關閉氣源等功能都能用語音命令和語音提示智能化地完成。這樣不僅使燃氣爐灶的使用安全性有很大的提高，而且使用戶使用燃氣爐灶更加方便。該裝置的設計制作從硬件和軟件兩個層面敘述如下。

l硬件設計

1.1電路設計

該裝置的電路系統(tǒng)由三部分構成：檢測火焰的傳感器電路，高壓點火電路和電動燃氣閥等執(zhí)行部分，以SPCE061A單片機為核心的信號處理與控制部分?；鹧?zhèn)鞲衅鞑捎眉t外測溫傳感器，該傳感器是采用輻射測溫原理，檢測燃氣爐灶的火焰情況，高壓點火電路則選擇可控高壓點火模塊，為了實現(xiàn)火焰是連續(xù)可調的要求，氣源的控制采用了電動氣閥。為了實現(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公司的SPCE061A單片機，該單片機具有強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：點火、熄火、火力調節(jié)、報警。要完成3個任務：一是語音任務，主要負責監(jiān)聽命令和語音報警，要求采用非特定語音識別技術，這主要是考慮對任何使用者語音命令都要有效；二是火焰?zhèn)鞲腥蝿眨饕撠熁鹧娴膫鞲行盘柼幚?；三是控制任務，實現(xiàn)對燃氣閥的控制和對點火電路的控制。該裝置的功能雖然有點簡單，但內部操作卻并不簡單，3個任務必須相互通信，相互協(xié)調工作，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，該裝置上電復位后，SPCE061A單片機就開始自檢，檢測傳感器是否正常，檢測麥克風是否正常，檢測燃氣閥是否關閉，檢測高壓點火電路是否正常，隨后，該裝置處于待用狀態(tài)。當有有效的語音命令出現(xiàn)時，SPCE061A單片機就會按照語音命令的內容實現(xiàn)對燃氣爐灶的控制，對于燃氣爐灶在使用過程中出現(xiàn)的異常，該裝置也能快速地自動完成對燃氣爐灶的控制處理，以避免出現(xiàn)危險。為了使用上的方便，該裝置還設計了鍵盤手動控制子系統(tǒng)，便于手動操作控制燃氣爐灶。

2軟件設計

該語音控制裝置的硬件電路結構簡單，工作量較大的是軟件的開發(fā)，為了達到設計要求，實現(xiàn)需要的功能，保證該裝置的性能，對該裝置的程序進行了認真的設計和編制，其程序框圖如圖2所示。


圖2 程序框圖

程序的運行過程如圖3所示。


圖3 程序運行過程圖

系統(tǒng)上電復位，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FIQ TPMA VEC中斷，這是個語音中斷。接著創(chuàng)建3個任務，優(yōu)先級分別為：O，1，4.任務一的主要功能是保證其他兩個任務運行；任務二的主要功能是負責火焰?zhèn)鞲?；任務三的主要任務是負責監(jiān)聽命令和語音報警。最后啟動μC/OSⅡ操作系統(tǒng)。程序從主函數(shù)main，轉到了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)任務之間的切換。任務一先運行，保證任務二、三運行。如果點火命令執(zhí)行則任務三把COMMNOE FLAG置1，F(xiàn)ireOpened置O，并檢測FireOpened是否為1，如果為1，則關閉電子打火?；鹧纥c著后，任務二把FireOpened置1.COMMNOEFLAG置0.如果熄火命令執(zhí)行，則任務三把FireClosed置1，任務二檢測到FireClosed為1，則不報警，否則報警。

3結語

將語音控制技術應用于燃氣爐灶，這是一個非常有意義的嘗試，鑒于目前市場上并沒有相同產品出現(xiàn)，應該說也是很有創(chuàng)意的開發(fā)，從實驗的結論來看，對于提高燃氣爐灶的使用安全性，改善操控性都有非常明顯的效果。雖然該裝置的開發(fā)離成熟的產品面市還有一段路要走，主要就是如何讓燃氣爐灶與控制裝置合二為一，成為一個成熟的產品走向市場，但相信這類產品的面市，一定能得到用戶的認可，受到用戶的歡迎。