基于语音识别的汽车空调控制系统

分享到:

随着人们生活水平的不断提高,消费者对汽车性能的要求也越来越高,语音识别技术被应用在汽车上,来满足消费者对汽车舒适性、安全性和娱乐性等要求。本文采用基于ARM Cortex—M3内核32位微控制器STM32F103VET6作为系统控制核心,利用LD3320芯片的语音识别功能,构建基于语音识别的汽车空调控制系统。


引言
现在汽车上使用的电器越来越多,驾驶员需要手动操作的电器开关也越来越多,不但增加了驾驶员的负担,还影响了行车安全。本文以STM32F103VET6(以下简称STM32)芯片为控制核心,采用高性能LD3320语音识别芯片,设计基于语音识别的汽车空调控制系统。该系统可以用语音有效控制汽车空调,减轻了驾驶员的操作负担,保证行车过程中的安全。

1 系统硬件设计
运用语音识别技术,结合各种传感器对车身内外的环境(如气温、阳光强度等)以及制冷压缩机的状态等多种参数进行实时检测,与设定参数相比较,微控制器经过运算处理做出判断,输出相应的调节和控制信号。执行机构经过实时调整和修正,实现对车厢内空气环境全方位、多功能的调节和控制。系统的执行机构主要包括温度风门电机、模式风门电机、循环风门电机、鼓风机、压缩机、除霜控制继电器等。图1为系统结构框图。

 


1.1 主控制器
主控制器为基于ARM Cortex—M3内核的32位微控制器STM32F103VET6,内置64 KB RAM、512 KBFlash,以及丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设,主要控制传感器模拟信号的采集、语音信号的收发和汽车空调控制信号的输出。
1.2 语音识别模块
语音识别芯片选用的是ICRoute公司的LD3320芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路,包括A/D转化器、D/A转换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片在设计上注重节能与高效,不需要外接任何的辅助芯片(如Flash、RAM等),直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别功能。识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。

 


参照LD3320数据手册,语音识别控制电路采用LD3320与STM32通过SPI串行方式进行连接。语音识别模块控制电路如图2所示。首先,要将MD接高电平,芯片时钟信号CLK连接到STM32时钟信号输出引脚MCO(PA8)上。引脚MBS是麦克风偏置,接了一个RC电路,保证能输出一个浮动电压给麦克风。
1.3 SD卡存储模块
要实现具有人机交互功能的语音识别控制系统,需要存放大量的MP3音频文件。本系统中,MP3音频播放文件存放在SD卡上,语音识别关键词也存放在SD卡上,这样可以很方便地更改要识别的关键词,而不需要更改程序内容。主控STM32将MP3数据依次从SD卡读出来,送入LD33 20芯片内部,这样就可以从芯片的相应的引脚输出声音。SD卡硬件连接如图3所示。SD卡与STM32通过SPI方式进行通信。将SD卡片选信号CS、数据输入信号DI、数据输出信号DO、时钟信号SCLK分别与STM32的PC11、PD2、PC8、PC12引脚连接。

 


1.4 传感器模拟信号输入模块
传感器模拟信号是控制系统的输入信号源。传感器把非电量的物理量变成电量后并不一定适合A/D转换器直接应用,还必须经过放大、滤波、隔离及保护措施,才能送给单片机。单片机通过检测这些传感器信号来判断系统的温度、湿度等是否满足用户的要求。以车内温度传感器为例分析,温度信号采集硬件连接图如图4所示。本系统采用NTC公司的高精度车内温度传感器Rntc,Rntc和电阻R0分压后输入到单片机。Rntc电阻值可以近似地用如下公式表达:


其中,R1为绝对温度下T1时的电阻值,T为要检测的温度,Rntc为该温度下的电阻值,B值反映了温度变化与阻值变化的关系。单片机信号输入端得到的电压为:



根据公式(2)电压计算出当前温度传感器的电阻,再由公式(1)计算出要检测的温度。

 


1.5 压缩机驱动模块
压缩机的动力是由发动机提供的,连接发动机和压缩机的重要电子部件是电磁离合器。根据汽车空调运行情况和压缩机开关的工作电压,单片机控制继电器吸合或断开,以此控制压塑机电磁离合器的吸合与断开。当蒸发器温度一旦低于设定值,压缩机就停止工作;反之,压塑机保持正常工作,开始制冷。汽车空调蒸发器就是一个热交换器,通过热交换将进入蒸发器的气体变为冷风,从而达到制冷的目的。控制蒸发器温度是空调自动控制系统的重要任务。
1.6 风门电动机驱动模块
汽车空调伺服电机选用直流电动机。伺服电机根据功能分为内外循环电动机、混合风门电动机、模式风门电动机。电机采用两个TA8083F系列芯片驱动,每个芯片可以驱动两个伺服电机。该芯片的输入端口可以直接和单片机连接,STM32单片机的PE0~PE3引脚分别与驱动芯片DI1A、DI2A、DI1B、DI2B引脚相连接。其硬件电路如图5所示。

 

继续阅读
基于DSP的电动汽车监控平台系统技术原理

1 前言 电动汽车中的电控单元多、内部空间小、环境干扰大,对控制系统、通信系统提出了更高的要求。CAN 以其良好的运行特性,极高的可靠性和独特的设计,特别适合电动汽车各电子控制单元之间的通信。为了更

科大讯飞无惧美实体清单 语音识别大赛再获第一

8月12日,在江西南昌举办的正和岛创变者年会开幕式上,科大讯飞董事长刘庆峰对被美国列入实体清单做出回应。

北斗厘米级定位服务 2020年的展望

中国政府网9日发布《国务院办公厅关于印发国家卫星导航产业中长期发展规划的通知》。规划明确了我国卫星导航产业中长期发展目标。到2020年,我国卫星导航产业创新发展格局将基本形成,产业规

高可靠性末端效应器控制系统设计

随着我国的空间站建设已经提上日程,空间站建设是一个复杂的大系统工程,在建设过程中要求有搬运能力强的空间大机械臂,实现目标飞行器和机械臂之间的数据传输,并能够提供航天员出舱活动的平台。针对上述要求末端效

一种汽车空调温度控制系统的设计

随着无线通信、信息传感技术的迅猛发展和日渐成熟, 通过信息传感设备和网络将物品联接成物联网, 以实现物品的自动识别、定位、跟踪、监控和管理为目标的服务已成为可能。物联网技术在国民经济中的应用越来越广泛