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摘要：闡述一款新型化智慧蔬菜大棚管理系統(tǒng)的語音控制程序設(shè)計(jì)，通過算法、程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能語音控制、實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互、對(duì)話等功能。

關(guān)鍵詞：智能控制，ASIC語音控制，微處理器。

0引言

很多的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了語音控制功能[1]，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互、對(duì)話。如智能導(dǎo)航、根據(jù)人的語音信息，進(jìn)行規(guī)劃路線，進(jìn)行導(dǎo)航；智能學(xué)習(xí)機(jī)，根據(jù)人的語音要求，在資源庫中搜尋相對(duì)應(yīng)的資源內(nèi)容進(jìn)行播放，進(jìn)行學(xué)習(xí)輔導(dǎo)；智能語音控制電視，根據(jù)語音提示的節(jié)目，在資源庫中搜尋相對(duì)應(yīng)的電視節(jié)目進(jìn)行播放等等，這些電子設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了語音控制，用語音命令來控制電子設(shè)備的運(yùn)行，不僅減輕了人們的工作強(qiáng)度，同時(shí)也豐富了人們的生活。本文以流程圖和算法設(shè)計(jì)思想相結(jié)合,闡述了一款新型化“智慧蔬菜大棚”管理系統(tǒng)的語音控制的程序設(shè)計(jì)，旨在通過算法、程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能語音控制功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行智能化。

1需求分析

（1）參與者分析。參與者是與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交流的實(shí)體，是系統(tǒng)的使用者和管理者，從本系統(tǒng)的需求應(yīng)用和使用者進(jìn)行分析,可識(shí)別出新型化“智慧蔬菜大棚”管理系統(tǒng)有兩個(gè)參與者：管理員和普通工作人員。（2）功能需求。通過對(duì)新型化“智慧蔬菜大棚”管理系統(tǒng)調(diào)研和使用者的要求分析,該系統(tǒng)必須具備以下功能：①事件集。事件集就是本系統(tǒng)所有事件的一個(gè)數(shù)據(jù)庫，也是一個(gè)命令集，是系統(tǒng)出廠之前根據(jù)需求分析已經(jīng)編輯完成了。系統(tǒng)所有工作的執(zhí)行都由事件集進(jìn)行規(guī)定和控制，系統(tǒng)所有的執(zhí)行事件都能在事件集中找到與之對(duì)應(yīng)的操作流程，如在事件集中規(guī)定了白天當(dāng)溫度傳感器檢測到的溫度值小于5℃時(shí)，導(dǎo)通加熱電路，給整個(gè)大棚加熱，是溫度上升，便于植物生長。②系統(tǒng)登入。在使用本系統(tǒng)之前，參與者要輸入賬號(hào)和密碼進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證合法后，根據(jù)賬號(hào)分配相對(duì)應(yīng)的使用權(quán)限，然后才能使用系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的維護(hù)與安全。③管理員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。管理員可以根據(jù)本地區(qū)的地域特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)，設(shè)置系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)初始值，如修改溫度報(bào)警值，當(dāng)溫度超過這一數(shù)報(bào)警值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，并自動(dòng)導(dǎo)通天窗電路和通風(fēng)電路，打開天窗和通風(fēng)裝置，進(jìn)行降溫；可以設(shè)置初始濕度值，當(dāng)濕度傳感器監(jiān)測到的濕度低于這一濕度值時(shí)，則自動(dòng)導(dǎo)通澆水電路，給土壤進(jìn)行灌溉。④工作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。工作人員沒有權(quán)限修改系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，只擁有系統(tǒng)的使用權(quán)限，如控制系統(tǒng)進(jìn)行澆水，或打開天窗等操作。（3）構(gòu)建系統(tǒng)用例圖。根據(jù)功能需求和用例分析,可構(gòu)建系統(tǒng)用例圖，具體如圖1所示。

2ASIC語音控制流程圖

通過話筒采集語音信號(hào)，通過語音模塊識(shí)別語音信息，將語音信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過調(diào)制器將語音模擬信號(hào)放大，再將放大后的語音模擬信號(hào)傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器，將語音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將電信號(hào)傳送給語音微處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，微處理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編寫的事件集形成一個(gè)最終處理結(jié)果，然后將處理結(jié)果一方面轉(zhuǎn)化成語音信號(hào)通過揚(yáng)聲器傳輸給管理員，一方面將最終結(jié)果轉(zhuǎn)給Arduino的微處理系統(tǒng)，讓Arduino的微處理系統(tǒng)做出與之對(duì)應(yīng)的“反應(yīng)”。語音控制流程如圖2所示，語音識(shí)別模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3主程序開發(fā)環(huán)境

本程序的開發(fā)環(huán)境為ArduinoIDE，在ArduinoIDE平臺(tái)編輯程序、測試程序，然后移植到ASIC語音控制微處理器，進(jìn)行執(zhí)行。functionfinalmsg=test(testdir,n,code)

3.1test函數(shù)。test函數(shù)用于測試語音信息是否清晰，判斷和語音庫里面的音碼是否一致。functionfinalinform=test(testdir,n,code){//讀取語音信息voidloop（）{file=printf('%ss%d.wav',testdir,k);[s,fs]=wavread(file);v=mfcc(s,fs);judgemin=4;//給定語音判斷閾值d=judgeeu(v,code{1});//測試音源和話筒間距離judge=sum(min(d,[],2))/size(d,1);//msgc=printf('與模板語音信號(hào)的差值為:%10f',judge);disp(msgc);//此人匹配ifjudge<=judgemin//一個(gè)閾值，小于閾值，則就是這個(gè)人。msg=printf('這位說話者與語音庫匹配,符合要求!\n');finalmsg='Yes';disp(msg);end//此人不匹配ifjudge>judgeminmsg=sprintf('這位說話者與語音庫不匹配,不符合要求!\n');finalmsg='No';disp(msg);end}}

3.2train函數(shù)。train函數(shù)就是對(duì)音頻進(jìn)行容錯(cuò)處理，并提取特征參數(shù)。functioncode=train(traindir,n){k=16;//需要的中心數(shù)據(jù)for（inti=1;i<=n;i++）{//對(duì)數(shù)據(jù)庫中的代碼形成音碼file=printf('%ss%d.wav',traindir,i);disp(file);[s,fs]=wavread(file);v=mfcc(s,fs);code{i}=vqlbg(v,k);//提取音源的特征參數(shù)end}

4結(jié)語

語音控制系統(tǒng)運(yùn)行，操作簡單便捷，能有效提高系統(tǒng)的智能化程度，減少了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了操作難度，對(duì)工作人員的專業(yè)操作能力要求不是很高，適合普通人員操作，使用前景廣泛，是以后電子設(shè)備必備的一個(gè)應(yīng)用功能，也是對(duì)智能化電子設(shè)備和智能化系統(tǒng)的一種檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]喻恒.基于Android的語音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖北：武漢理工大學(xué)，2015.

作者:王鵬亮 安國昊 夏永祥 單位:甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院