基于arduino的语音控制系统

基于arduino的语音控制系统
（南京机电职业技术学院，林敏、李强，江苏南京210000）
摘要：随着科技的进步，家用电器逐步走向智能化，人性化。

不同的家用电器便利了我们的家庭。

但是随着人们对生活要求的提高，总会发现便中还有着不便，而面对着这些新的不便，创客们正在用自己的只会改造他们。

而我们就打算利用语音控制使我们的生活走向新的科技生活，让我们“靠嘴生活”。

本项目主要利用arduino结合语音控制模块以及相关的继电器等器件，实现语音控制电灯、插座等家用电器。

关键词：arduino、语音控制、家用电器
一、项目简介
(一)项目名称
基于Arduino的语音控制系统
(二)项目含义
随着科技的不断进步，语音识别与确认技术的也逐渐成熟,也越来越受到关注。

目前常见的语音控制是先录入语音段，进行声线对比的方式进行识别，这样一来，
不同的人说同样的话识别结果就会不一样，甚至同样的人说同样的话也可能发生识
别错误。

本项目采用专门的语音控制板，，只需设置相应的关键词，就可以进行识别，配合arduino控制器，从而进行相应的执行动作。

(三)项目产生的背景及原因
语音识别技术，也被称为自动语音识别（Automatic Speech Recognition, ASR），其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、
二进制编码或者字符序列。

与说话人识别及说话人确认不同，后者尝试识别或确认
发出语音的说话人而非其中所包含的词汇内容。

《天方夜谭》有一个著名的故事《阿里巴巴与四十大盗》，故事中有个神奇而富有的岩洞，而开启岩洞的方法就是采用的语音识别技术，与本项目相同的是：两
者的语音控制系统采用的都是关键词的识别，而并非语音对比。

可见人们对于语音
控制是向往已久。

(四)项目实施的必要性
语音识别一直是人类的梦想，故事“阿里巴巴和四十大盗”里面的“芝麻开门”
便反映了古人对语音产品的一个构想。

科技发展到今天，人类对语音识别的研究工
作始于20世纪50年代。

经过五十多年的努力和积淀，尤其进入90年代后，语音
识别技术进一步成熟，开始向市场提供商业化运作比较成熟的产品。

许多发达国家
如美国、日本、韩国以及IBM、Apple、 Nuance 、Microsoft等公司都为语音识别
系统的实用化开发研究投以巨资，但在生活中，语音识别似乎应用的不太多。

本项
目采用简单的结构，以语音识别模块为核心，实现了简单的语音控制应用，是语音
识别技术在生活中的一个应用实例。

现在，语音识别技术对于中小词汇的识别已经达到98%，如此高的精度，已经能够满足通常应用的要求。

再加集成电路技术的飞速发展，复杂的语音识别系统也
已经完全可以制成专用芯片并大量生产。

事实上，在西方经济发达的国家，大量的
语音识别产品已经进入市场且占据了一席之地。

随着2007年苹果手机助手siri的发布，语音控制系统开始进军手机市场，时至今日，智能手机的用户已经开始依赖语音的使用，可见，人们对于语音控制的使
用已经成为生活中的一部分。

可以预测在近五到十年内，语音识别系统的应用将更加广泛。

各种各样的语音识别系统产品将出现在市场上。

在短期内还不可能造出具有和人相比拟的语音识别
系统，要建成这样一个系统仍然是人类面临的一个大的挑战，我们只能一步步朝着
改进语音识别系统的方向一步步地前进。

至于什么时候可以建立一个像人一样完善
的语音识别系统则是很难预测的。

就像在60年代，谁又能预测今天超大规模集成
电路技术会对我们的社会产生这么大的影响。

二、项目实现的目标及实现方法
(一)项目目标
本项目实现的目标为：通过语音识别模块，识别人说话的意思，并发送信号给arduino，由arduino程序去控制相应的执行机构动作，例如：开灯，关灯，打开
或者关闭风扇，等等。

从而实现人机互动。

语音模块具备以下性能:
1、高准确度和实用的语音识别效果。

2、非特定人语音识别技术：不需要用户进行录音训练。

3、可动态编辑的识别关键词列表：只需要把识别的关键词以字符串的形式传送进
芯片，即可以在下次识别中立即生效。

比如，用户在51等MCU的编程中，简单地通过设置芯片的寄存器，把诸如"你好"这样的识别关键词的内容动态地传入芯片中，芯片就可以识别这样设定的关键词语了。

4、支持用户自由编辑50条关键词：在同一时刻，最多在50条关键词语中进行识
别，终端用户可以根据场景需要，随时编辑和更新这50条关键词语的内容。

(二)实现方法
本项目采用现成的语音控制模块，但是模块本身有局限性，就是只有2个控制引脚，只能控制2个外部器件。

大大限制了其实用性，好在其自带串口通信引脚，我们就用arduino(arduino本质上是一种AVR单片机，开发者对其进行了二次开发，大大降低了使用的难度)和其进行串口通信，arduino本身自带50多个控制引脚并且还可以扩展以获得更多引脚，这样，通过对语音控制模块编程，语音控制模块负责将声音转换为相应的代码（例如语音“打开电灯”对应“001”，“关闭电灯”
对应“002”），并通过串口发送给arduino，然后再对arduino编程，使其接受到相应的代码后，能执行相关操作（例如将arduino的13号输出脚通过继电器控制电灯，当arduino接受到“001”时候，使得13号输出脚输出高电平从而点亮电灯，接受到“002”时候，使得13号输出脚输出低电平从而关闭电灯）。

这样，需要控制多种电器的话，只需要依次对应在语音模块和arduino里增加程序即可！
三、结束语
本项目是南京机电职业技术学院2015年度三创大赛决赛的入围作品，通过近一个月的努力，我们最终调试完成，并在决赛中获得了二等奖的好成绩！
“车到山前必有路”并不是自我安慰，而是真实的心理现象。

每个人都有一些创意，但是当这些创意真的需要实现的时候，往往觉得无从下手。

其实，当你真的想完成这个项目的时候，通过查阅资料、请教他人、相互讨论等方式，是可以克服这些困难的。

当你敢想、敢做的时候，哪怕最终失败，你也是最优秀的创客！
参考文献
（1）simon monk ,创客电子电子制作DIY指南，人民邮电出版社，2014年
（2）simon monk ,arduino编程从零开始，科学出版社，2013年
（3）陈吕洲，arduino程序设计基础，北京航空航天大学出版社，2015。