Geavanceerd Stemgecontroleerd Huisautomatiseringssysteem Aangedreven door 8051 Microcontroller

Stemgecontroleerd Huisautomatiseringssysteem met 8051 Microcontroller

Spraakherkenning Gebaseerde Huisautomatisering

Met de evolutie van slimme apparaten en diverse draadloze communicatietechnologieën is het nu mogelijk om deze technieken te benutten voor de best mogelijke voordelen voor mensen. Een van die voordelen betreft het besturen van huishoudelijke apparaten ongeacht de afstand, wat tijd en energie bespaart. Dit slimme besturen van huishoudelijke apparaten is wat we kennen als Huisautomatisering, vergelijkbaar met industriële automatisering.

Terwijl er verschillende technieken zijn zoals Draadloze Communicatie, Internet of Things (IoT), Spraakherkenning, gaan we hier een klein idee krijgen over hoe we Spraakherkenning voor Huisautomatisering Doeleinden kunnen gebruiken.

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

Voordat we dat doen, laten we theoretische kennis over Spraakherkenning opdoen.

Spraakherkenning

Spraakherkenning impliceert ontvangst en interpretatie van elke linguïstische dictee, door een machine of een programma. Het is het proces van het herkennen van menselijke spraak en het decoderen ervan naar tekstvorm.

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

Een spraakherkenningssysteem bestaat doorgaans uit een spraakopnameapparaat (basis een microfoon en een Analoog-naar-Digitaal Converter, die de analoge geluidssignalen bemonstert en digitaliseert), een Digital Signal Processor (DSP) module (die het digitaal signaal verwerkt om het van het tijdsdomein naar het frequentiedomein te converteren, om de oorspronkelijke informatie te behouden), een Voorgeverwerkt signaal opslagsysteem (een geheugenkaart om verdere taken uit te voeren), Vooraf gedefinieerde spraakpatronen, opgeslagen in het geheugen als referentie voor matching, en een patroonmatching algoritme voor het vergelijken van het inkomende spraaksignaal met het referentiespraakpatroon.

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

Aangezien dit geconverteerde digitaal signaal in het tijdsdomein is, bemonsterd met 16000 keer per seconde, is het niet geschikt om spraakpatronen te lokaliseren. Daarom wordt het omgezet naar het Frequentiedomein met behulp van de Fast Fourier Transform (FFT) techniek. Deze techniek omvat het analyseren van een component na elke 1/100e seconde en het berekenen van het frequentiespectrum van elke dergelijke component.

U kunt ook lezen: Volledig Automatische Waterpeilcontroller met SRF04

Elk dergelijk frequentiegrafiek of spectrum vertegenwoordigt de segmenten van geluiden gemaakt door de spraakdicteerder. De computer of een controller matched het onbekende spraaksegment met de opgeslagen fonetiek van de taal.

Deze patroonmatching kan worden gedaan met een akoestisch fonetische benadering (met behulp van het Verborgen Markov Model, waarbij het spraaksegment gematched wordt met de foneme per zijn waarschijnlijkheid), patroonherkenning benadering (onbekend spraakpatroon vergeleken met het referentiespraakpatroon door de afstand tussen de signalen te bepalen) en de Kunstmatige Intelligentie benadering (gebaseerd op het benutten van basiskennisbronnen).

• Lees ook: Wat is GSM en Hoe Werkt Het?

Het Voorgestelde Model van Stemgecontroleerde Huisautomatisering

Hier hebben we geprobeerd een klein spraakherkenning gebaseerd huisautomatiseringssysteem te bouwen met draadloze communicatie tussen twee 8051 microcontrollers.

Disclaimer: De zender- en ontvangerschema's die hier gepresenteerd worden, zijn theoretisch en niet praktisch getest. We hebben Multisim gebruikt dat noch het simulatiemodel voor HM2007 noch een Communicatiemodel heeft. Daarom was een correcte simulatie voor het systeem niet mogelijk.

Het systeem omvat verwerking van de stemopdracht, van de gebruiker (bij de microfooningang) door de spraakherkenning IC, transmissie en ontvangst van het signaal met behulp van Communicatiemodules, bestuurd door de microcontroller. De microcontroller bij de ontvangst regelt het schakelen van de lamp, gebaseerd op de correcte stemopdracht van het zendersysteem.

Nu, laten we een kort idee hebben over hoe het systeem zou werken.

Figuur 2: HM2007 Spraakherkenning Bord

Het hart van het spraakherkenningssysteem betreft de IC HM2007, wat een 48-pins IC is die spraakherkenning functie biedt. Het werkt in Handmatige of CPU-modus. Het kan maximaal 20 woorden herkennen, elk met een lengte van 1,92 seconden en werkt op 9 tot 15 Volt DC. Hier kunnen we de handmatige modus voor HM2007 gebruiken.

• Wat is Fuzzy Logic Systeem – Werking, Voorbeelden, Voordelen & Toepassingen

Schakelschema's van Spraakherkenning Huisautomatiseringssysteem

Zender Sectie

Ontvanger Sectie

• Lees ook: Wat is Geautomatiseerd Vingerafdruk Identificatiesysteem en Hoe Werkt Het?

Werking van het Systeem

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

2. De RDY-pin van de IC zal in actieve LAAG toestand zijn, wat aangeeft dat het klaar is voor trainingsdoeleinden.

3. De gebruiker drukt op "1" op het toetsenbord en dan de "TRAIN" toets, voordat het doelwoord gezegd wordt (zowel "AAN" als "UIT")

4. De Memory Enable (ME) pin, verbonden met de corresponderende pin van extern SRAM, dat het 8-bit datasein opslaat dat correspondeert met het nummer

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

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

7. De microcontroller (genaamd uC1) stuurt het datasein door via de communicatiemodule.

8. Aan de ontvangerkant ontvangt de microcontroller (genaamd uC2) de datainput en vergelijkt het met de opgeslagen opdracht. Zodra beide data matchen, wordt de relais bediend (volgens de gegeven opdracht). Als de data niet matcht, stuurt de microcontroller een foutsein terug.

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

• Wat is ATMega Microcontrollers & Hoe een LED Project te Maken met Het?

Beperkingen van Spraakherkenningssysteem

1. Continu gesproken woorden kunnen niet geaccepteerd worden door het systeem door overlapping en daarom moet er een stilte of pauze zijn tussen twee opeenvolgende woorden. Dus, alleen geïsoleerde woorden zouden haalbaar zijn.

2. Het systeem is een spreker-afhankelijk systeem. Te veel sprekers die simultaan spreken zouden resulteren in overlapping van de signalen en interrupsies.

3. Er is een beperking op woordenschatgrootte ook. Talen met grote woordenschat zijn moeilijker voor patroonvergelijking vergeleken met talen met kleine woordenschat, omdat de kans op ambiguë woorden minder is.

Ongeacht de bovenstaande beperkingen, zou dit systeem van het besturen van huishoudelijke apparaten met spraakherkenningmethode voordelen bieden rekening houdend met het feit dat het tijd bespaart en beveiliging biedt.

Ik heb een klein model gepresenteerd dat spraakherkenning gebaseerde huisautomatisering vertegenwoordigt, terwijl op grote schaal zo'n systeem, eenmaal op grote schaal gebouwd, gebruikt kan worden voor diverse toepassingen.

Elk ander idee met betrekking tot het besturen van huishoudelijke apparaten met spraakherkenning is welkom in de onderstaande reactiesectie.

U kunt ook lezen:

• Wat is MEMS – Microelectromechanische Systemen Technologie?
• Wat is WiMAX? Verschil tussen Breedband WiMax en WiFi