Система домашней автоматизации на основе распознавания голоса

Система домашней автоматизации с голосовым управлением, использующая микроконтроллер 8051

Домашняя автоматизация на основе распознавания голоса

С развитием интеллектуальных устройств и различных технологий беспроводной связи теперь стало возможным использовать эти методы для максимальной пользы для людей. Одним из таких преимуществ является управление бытовой техникой независимо от расстояния, что позволяет экономить время и энергию. Это интеллектуальное управление бытовой техникой называется домашняя автоматизация. то же, что промышленная автоматизация.

Несмотря на то, что существуют различные методы, такие как беспроводная связь, Интернет вещей (IoT), метод распознавания голоса, здесь мы собираемся получить небольшое представление о том, как мы можем использовать Распознавание голоса для домашней автоматизации .

• Также читайте:что такое Raspberry Pi? Создание проектов с помощью Raspberry Pi

Перед этим давайте получим теоретические знания о распознавании голоса.

Распознавание голоса

Распознавание голоса подразумевает прием и интерпретацию любого языкового диктанта машиной или программой. Это процесс распознавания человеческой речи и декодирования ее в текстовую форму.

В основном это преобразование аналоговых звуковых волн (вибраций в воздухе, вызванных произносимыми людьми словами) в цифровые сигналы, которые декодируются в соответствующие слова, а затем, в конечном итоге, в предложения.

Система распознавания речи обычно состоит из устройства захвата речи (в основном это микрофон и аналого-цифровой преобразователь, который производит выборку и оцифровку аналоговых звуковых сигналов), процессора цифровых сигналов ( DSP) (обрабатывающий цифровой сигнал для преобразования его из временной области в частотную область с сохранением исходной информации), система хранения предварительно обработанных сигналов (карта памяти для выполнения дальнейших задач), предопределенные речевые шаблоны, хранящиеся в память в качестве эталона для сопоставления и алгоритм сопоставления с образцом для сравнения входящего речевого сигнала с эталонным речевым образцом.

Примечательно, что нормальный человек может воспроизводить речь со скоростью 10 звуков в секунду, а необходимая скорость передачи информации составляет 50 бит в секунду в речевом сигнале. Этот акустический сигнал преобразуется микрофоном в электрический сигнал, а аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал.

Поскольку этот преобразованный цифровой сигнал во временной области дискретизируется с частотой 16 000 раз в секунду, он не подходит для обнаружения речевых паттернов. Следовательно, он преобразуется в частотную область с использованием метода быстрого преобразования Фурье (БПФ). Этот метод включает анализ компонента после каждой 1/100 секунды и вычисление частотного спектра каждого такого компонента.

Вы также можете прочитать:Полностью автоматический контроллер уровня воды с использованием SRF04

Каждый такой частотный график или спектр представляет сегменты звуков, издаваемых речевым диктатором. Компьютер или контроллер сопоставляет неизвестный сегмент речи с сохраненной фонетикой языка.

Это сопоставление с образцом может быть выполнено с использованием акустико-фонетического подхода (используя скрытую марковскую модель, в которой речевой сегмент сопоставляется с фонемой в соответствии с ее вероятностью), подхода распознавания образов (неизвестно речевой образ по сравнению с эталонным речевым образцом путем определения расстояния между сигналами) и подход искусственного интеллекта (основанный на использовании источников базовых знаний).

• Также читайте:что такое GSM и как он работает?

Предлагаемая модель домашней автоматизации с голосовым управлением

Здесь мы попытались создать небольшую систему домашней автоматизации на основе распознавания голоса. использование беспроводной связи между двумя микроконтроллерами 8051 .

Отказ от ответственности:представленные здесь схемы передатчика и приемника являются теоретическими и не тестировались на практике. Мы использовали Multisim, в котором нет ни имитационной модели для HM2007, ни какой-либо коммуникационной модели. Следовательно, правильное моделирование системы невозможно.

Система включает в себя обработку голосовой команды от пользователя (на входе микрофона) микросхемой распознавания голоса, передачу и прием сигнала с помощью модулей связи, управляемых микроконтроллер. Микроконтроллер на стойке регистрации управляет переключением лампочки на основе правильной голосовой команды от системы передатчика.

Теперь давайте кратко представим, как будет работать система.

Рис. 2. Плата распознавания речи HM2007

Основой системы распознавания речи является микросхема HM2007, представляющая собой 48-контактную микросхему, обеспечивающую функцию распознавания речи. Он работает в ручном или процессорном режиме. Он может распознавать до 20 слов, каждое длиной 1,92 секунды, и работает от 9 до 15 вольт постоянного тока. Здесь мы можем использовать ручной режим для HM2007.

• Что такое система нечеткой логики — работа, примеры, преимущества и приложения

Схемы подключения системы домашней автоматизации с распознаванием голоса

Раздел передатчика

Раздел получателя

• Также прочтите:что такое автоматизированная система идентификации отпечатков пальцев и как она работает?

Работа системы

1 . Пользователь вводит голосовой ввод на контакт MICIN микросхемы HM2007 через микрофон.

2 . Вывод RDY микросхемы будет в активном НИЗКОМ состоянии, указывая на то, что он готов к обучению.

3 . Пользователь нажимает «1» на клавиатуре, а затем клавишу «ПОЕЗД», прежде чем произнести целевое слово («ВКЛ» или «ВЫКЛ»)

4 . Контакт включения памяти (ME), подключенный к соответствующему контакту внешней SRAM, в котором хранится 8-битный сигнал данных, соответствующий номеру

5 . Как только голосовой ввод обнаружен, на выводе RDY устанавливается высокий уровень, и микросхема начинает процесс распознавания.

6 . Результат процесса распознавания передается по шине данных на микроконтроллер 8051.

7 . Микроконтроллер (названный uC1) передает сигнал данных через коммуникационный модуль.

8 . На стороне приемника микроконтроллер (названный uC2) получает входные данные и сравнивает их с сохраненной командой. Как только оба данных совпадают, реле срабатывает (согласно данной команде). Если данные не совпадают, микроконтроллер повторно передает сигнал ошибки обратно.

9 . Микроконтроллер uC1 получает этот сигнал об ошибке, прерывает текущий процесс и отображает информацию об ошибке на подключенном жидкокристаллическом дисплее (ЖКД).

• Что такое микроконтроллеры ATMega и как с их помощью создать светодиодный проект?

Ограничения системы распознавания голоса

1 . Непрерывно произносимые слова не могут быть приняты системой из-за наложения, поэтому между двумя последовательными словами должна быть пауза или пауза. Таким образом, можно было бы использовать только изолированные слова.

2 . Система зависит от динамика. Слишком много выступающих одновременно могут привести к перекрытию сигналов и прерываниям.

3 . Также существует ограничение на размер словарного запаса. Языки с большим словарным запасом сложны для шаблонов по сравнению с языками с небольшим словарным запасом, так как вероятность наличия многозначных слов меньше.

Несмотря на вышеуказанные ограничения, эта система управления бытовой техникой с использованием метода распознавания голоса будет выгодна, поскольку экономит время и обеспечивает безопасность.

Я представил небольшую модель, представляющую домашнюю автоматизацию на основе распознавания голоса, тогда как в больших масштабах такая система, однажды построенная в большом масштабе, может использоваться для различных приложений.

Любые другие идеи относительно управления бытовой техникой с помощью распознавания голоса приветствуются в разделе комментариев ниже.

Вы также можете прочитать:

• Что такое МЭМС — технология микроэлектромеханических систем?
• Что такое WiMAX? Разница между широкополосным WiMax и Wi-Fi