Op spraakherkenning gebaseerd domoticasysteem

Spraakgestuurd domoticasysteem met 8051 Microcontroller

Op spraakherkenning gebaseerde domotica

Met de evolutie van slimme apparaten en verschillende draadloze communicatietechnologieën is het nu mogelijk om deze technieken te benutten voor de best mogelijke voordelen voor de mens. Een van die voordelen is de besturing van huishoudelijke apparaten, ongeacht de afstand, waardoor zowel tijd als energie wordt bespaard. Deze slimme bediening van huishoudelijke apparaten is wat we kennen als Domotica hetzelfde als industriële automatisering.

Hoewel er verschillende technieken zijn, zoals draadloze communicatie, Internet of Things (IoT), spraakherkenningsmethode, hebben we hier een idee over hoe we kunnen gebruiken Spraakherkenning voor domoticadoeleinden .

• Lees ook:Wat is Raspberry Pi? Projecten maken met Raspberry Pi

Laten we eerst theoretische kennis hebben over spraakherkenning.

Spraakherkenning

Spraakherkenning impliceert de ontvangst en interpretatie van elk taalkundig dictaat, door een machine of een programma. Het is het proces van het herkennen van menselijke spraak en het decoderen ervan in tekstvorm.

Het gaat in feite om de conversie van analoge geluidsgolven (trillingen in de lucht veroorzaakt door woorden die door mensen worden gesproken) naar digitale signalen, die worden gedecodeerd tot passende woorden en uiteindelijk zinnen.

Een spraakherkenningssysteem bestaat over het algemeen uit een apparaat voor het vastleggen van spraak (in feite een microfoon en een analoog-naar-digitaal-omzetter, die de analoge geluidssignalen samplet en digitaliseert), een digitale signaalprocessor ( DSP) module (die het digitale signaal verwerkt om het van tijdsdomein naar frequentiedomein om te zetten, zodat de originele informatie behouden blijft), een voorbewerkt signaalopslagsysteem (een geheugenkaart om verdere taken uit te voeren), voorgedefinieerde spraakpatronen, opgeslagen in het geheugen als referentie voor het matchen, en een algoritme voor het matchen van patronen om het inkomende spraaksignaal te vergelijken met het referentiespraakpatroon.

Het is opmerkelijk dat een normaal mens spraak kan produceren met een snelheid van 10 geluiden per seconde en de vereiste informatiesnelheid is 50 bits per seconde in het spraaksignaal. Dit akoestische signaal wordt door de microfoon omgezet in een elektrisch signaal en het analoge signaal wordt omgezet in een digitaal signaal.

Aangezien dit geconverteerde digitale signaal in het tijdsdomein wordt gesampled met 16000 keer per seconde, is het niet geschikt om de spraakpatronen te lokaliseren. Daarom wordt het geconverteerd naar het frequentiedomein met behulp van de Fast Fourier Transform (FFT) -techniek. Deze techniek omvat het analyseren van componenten na elke 1/100ste van een seconde en het berekenen van het frequentiespectrum van elk van deze componenten.

U kunt ook lezen:Volautomatische waterniveauregelaar met SRF04

Elk frequentiediagram of spectrum vertegenwoordigt de segmenten van geluiden die door de spraakdictator zijn gemaakt. De computer of een controller matcht het onbekende spraaksegment met de opgeslagen fonetiek van de taal.

Deze patroonvergelijking kan worden gedaan met behulp van een akoestische fonetische benadering (met behulp van het Hidden Markov-model, waarbij het spraaksegment wordt vergeleken met het foneem per waarschijnlijkheid), patroonherkenningsbenadering (onbekend spraakpatroon vergeleken met het referentiespraakpatroon door de afstand tussen de signalen te bepalen) en de Artificiële Intelligentie-aanpak (op basis van gebruik van basiskennisbronnen).

• Lees ook:Wat is GSM en hoe werkt het?

Het voorgestelde model van spraakgestuurde domotica

Hier hebben we geprobeerd een klein op spraakherkenning gebaseerd domoticasysteem te bouwen gebruikmakend van draadloze communicatie tussen twee 8051 microcontrollers .

Disclaimer:Het hier gepresenteerde zender- en ontvangercircuit is theoretisch en niet praktisch getest. We hebben Multisim gebruikt die noch het simulatiemodel voor HM2007 noch enig communicatiemodel heeft. Daarom zou een goede simulatie voor het systeem niet mogelijk zijn.

Het systeem omvat de verwerking van het spraakcommando van de gebruiker (bij de microfooningang) door het spraakherkennings-IC, de verzending en ontvangst van het signaal met behulp van communicatiemodules, bestuurd door de microcontroller. De microcontroller bij de receptie regelt het schakelen van de lamp, op basis van het juiste spraakcommando van het zendersysteem.

Laten we nu een kort idee hebben over hoe het systeem zou werken.

Afbeelding 2:HM2007-spraakherkenningsbord

Het hart van het spraakherkenningssysteem is de IC HM2007, een 48-pins IC die spraakherkenningsfunctie biedt. Het werkt in handmatige of CPU-modus. Het kan tot 20 woorden herkennen, elk met een lengte van 1,92 seconden en werkt op 9 tot 15 volt gelijkstroom. Hier kunnen we de handmatige modus gebruiken voor HM2007.

• Wat is Fuzzy Logic-systeem - werking, voorbeelden, voordelen en toepassingen

Circuitdiagrammen van spraakherkennings-huisautomatiseringssysteem

Zendersectie

Ontvangergedeelte

• Lees ook:Wat is een geautomatiseerd vingerafdrukidentificatiesysteem en hoe werkt het?

Werking van het systeem

1 . De gebruiker geeft via een microfoon spraakinvoer aan de MICIN-pin van HM2007 IC.

2 . De RDY-pin van de IC bevindt zich in de actieve LOW-status, wat aangeeft dat deze klaar is voor trainingsdoeleinden.

3 . De gebruiker drukt op "1" op het toetsenbord en vervolgens op de "TRAIN"-toets, voordat hij het doelwoord zegt (ofwel "AAN" of "UIT")

4 . De Memory Enable (ME) pin, verbonden met de corresponderende pin van externe SRAM, die het 8-bit datasignaal opslaat dat overeenkomt met het nummer

5 . Zodra de spraakinvoer is gedetecteerd, wordt de RDY-pin HOOG en start de IC het herkenningsproces.

6 . Het resultaat van het herkenningsproces wordt via de databus aan de 8051 Microcontroller gegeven.

7 . De microcontroller (met de naam uC1) verzendt het datasignaal via de communicatiemodule.

8 . Aan de ontvangerzijde ontvangt de microcontroller (met de naam uC2) de gegevensinvoer en vergelijkt deze met het opgeslagen commando. Zodra beide gegevens overeenkomen, wordt het relais bediend (volgens het gegeven commando). Als de gegevens niet overeenkomen, zendt de microcontroller opnieuw een foutsignaal terug.

9 . De microcontroller uC1 ontvangt dit foutsignaal en onderbreekt het lopende proces, en geeft de foutinformatie weer op het aangesloten Liquid Crystal Display (LCD).

• Wat is ATMega-microcontrollers en hoe maak je er een LED-project mee?

Beperkingen van het spraakherkenningssysteem

1 . Doorlopende gesproken woorden kunnen niet worden geaccepteerd door het systeem vanwege overlapping en daarom moet er een stilte of pauze zijn tussen twee opeenvolgende woorden. Alleen losse woorden zouden dus mogelijk zijn.

2 . Het systeem is een luidsprekerafhankelijk systeem. Te veel sprekers die tegelijkertijd spreken, zouden leiden tot overlapping van de signalen en onderbrekingen.

3 . Er is ook een beperking op de woordenschatgrootte. Talen met een grote woordenschat zijn moeilijk te modelleren in vergelijking met talen met een kleine woordenschat, omdat de kans op dubbelzinnige woorden kleiner is.

Ongeacht de bovenstaande beperkingen, zou dit systeem voor het besturen van huishoudelijke apparaten met behulp van de spraakherkenningsmethode voordelig zijn, aangezien het zowel tijd bespaart als veiligheid biedt.

Ik heb een klein model gepresenteerd dat op spraakherkenning gebaseerde domotica voorstelt, terwijl op grote schaal een dergelijk systeem, eenmaal op grote schaal gebouwd, voor verschillende toepassingen kan worden gebruikt.

Elk ander idee met betrekking tot het bedienen van huishoudelijke apparaten met behulp van spraakherkenning is welkom in het onderstaande opmerkingengedeelte.

Je kunt ook lezen:

• Wat is MEMS – Micro-elektromechanische systeemtechnologie ?
• Wat is WiMAX? Verschil tussen breedband WiMax en wifi