【正文】 12 和圖 13 所示。 主程序 主程序負(fù)責(zé)與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號(hào)，流程圖如圖 11 所示。 根據(jù)實(shí)際的硬件電路，為了有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，用軟件方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的定時(shí)功能、控制系統(tǒng)的語(yǔ)音播放、控制液晶顯示等等。 表 1 火力檔位設(shè)置表 18 檔 位 (檔 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 輸出電額 (V) 語(yǔ)音控制微波爐系統(tǒng) 19 四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明 本章主要 是介紹微波爐控制器設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的操作說(shuō)明，系統(tǒng)的液晶顯示模塊采用并行通訊的工作方式，鍵盤方面則采用程序掃描的工作方式，下面就各模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。以此控制變壓器的初級(jí)繞組微波爐磁控管的停和轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)烹調(diào)功率的控制。要使能 PWM 模式，模塊 CCAPMn 寄存器的 PWM 和 ECOM 位必須置位，如圖 9 所示。當(dāng) CL 的值由 FF 變?yōu)?00 溢出時(shí)， CCAPnH 的內(nèi)容裝載到 CCAPnL 中。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的，與使用的捕獲寄存器 CCAPnL 有關(guān)。輸出頻率取決于 PCA 定時(shí)器的時(shí)鐘源。定時(shí)器的計(jì)數(shù)源由 CMOD SFR 的 CPS1 和 CPS0 位來(lái)確定。寄存器 CH 和 CL 的內(nèi)容是正在自由遞增計(jì)數(shù)的 16 位 PCA 定時(shí)器的當(dāng)前值。每個(gè)模 塊都與 P1 口向連。 方案二： PWM 使能脈寬調(diào)節(jié)模式 P89V51RB2FN 單片機(jī)內(nèi)部的可編程計(jì)數(shù)器陣列（ PCA ）功能模塊含有一個(gè)特殊的16 位定時(shí)器，有 5 個(gè) 16 位的捕獲 /比較模塊與之相連。磁控管陽(yáng)極高壓 3000V7000V，工作頻率 2450MHz，陽(yáng)極電流為300mA1200Ma[21]， 微波爐功率調(diào)整的原理就是通過(guò)高速控制磁控管的開(kāi)停時(shí)間來(lái)調(diào)整功率 ， 磁控管的功率是不可變的 ，因此直接控制磁控管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)微波爐的火力設(shè)置是不可取的，現(xiàn)有兩種 方案選擇。這就是微波爐加熱的原理。這個(gè)叫磁控管的電子管是個(gè)微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動(dòng)頻率為 億 赫 的微 波。 當(dāng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中，遇到突然斷電的情況下，系統(tǒng)會(huì)把斷電前的狀態(tài)和數(shù)據(jù)自動(dòng)存進(jìn) 24C01 E2PROM 中，在系統(tǒng)重新開(kāi)始工作時(shí)自動(dòng)從 24C01 E2PROM 中讀取數(shù)據(jù)，以繼續(xù)完成沒(méi)有完成的工作，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的掉電存儲(chǔ)功能。 [6] 16 掉電儲(chǔ)存模塊 為了在斷電的情況下能保存好已經(jīng)設(shè)置好的時(shí)間和菜單等數(shù)據(jù)，為此系統(tǒng)采用24C01 E2PROM。該方案不但節(jié)省硬件成本，且能夠加深我們對(duì)定時(shí) /計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面的理解與提高，簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，使整個(gè)設(shè)計(jì)整體小巧玲瓏易攜帶。但是實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對(duì)硬件要求較高，成本相對(duì)而言比較高，所以不采用該方案。此外，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計(jì)時(shí)功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的采樣信號(hào)等；有的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性 RAM，可用事業(yè)存放需長(zhǎng)期保存但有時(shí)也需變更的數(shù)據(jù)。這些實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具備年、月、日、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能和多點(diǎn)定時(shí)功能，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新每秒自動(dòng)進(jìn)行一次，不需程序干預(yù)?？商峁?5V 直流給單片機(jī)，如下圖 7 所示。 14 V C C D1/ L E D2/ R E S E T3M I S O4M O S I5S C L K6/ S S7V S S A8A n a I n9M I C +10M I C 11V S S P 212S P 13V C C P14S P +15V S S P 116AUD17AGC18/ V O L19R O S C20V C C A21/ F T22/ P L A Y23/ R E C24/ E R A S E25/ F W D26R D Y / I N T27V S S D28J P ?4 H E A D E RC10 .1 uC20 .1 uM K ?M I C R O P H O N E 2R14 .3 kR24 .3 kR34 .3 kC34 .7 uR?1KD?L E DV C CV C CV C CV C CR?8 2 KC?4 .7 uL S ?S P E A K E RP 2 0 P 2 1P 2 2C?0 .1 uC?1 0 0 u語(yǔ)音電路P 1 2P 1 3P 1 44 7 0 u 圖 6 語(yǔ)音電路 電源方案選擇 方案一：開(kāi)關(guān)電源 用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源給整機(jī)供電，此方案能夠完成本作品電流源的供電，但開(kāi)關(guān)電源比較復(fù)雜，而且何種也比較大，制作不便，因而此方案難以實(shí) 現(xiàn)。不僅有錄、放功能，還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，語(yǔ)音提示音播放伴有 LED 燈閃爍提示，直觀方便。 其特點(diǎn)為 可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年 ； 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式 ； 可處理多達(dá) 255 段信息 ； 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示 ； 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間 ；通過(guò)音頻放大器放大輸出； 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng) 用靈活，價(jià)廉物美 。 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 方案二：語(yǔ)音處理電路 在本設(shè)計(jì)中，提示音及語(yǔ)音播報(bào)功能都需要語(yǔ)音電路實(shí)現(xiàn)。 語(yǔ)音電路方案選擇 方案一：蜂鳴器 語(yǔ)音控制微波爐系統(tǒng) 13 蜂鳴器聲音單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一連串的語(yǔ)音播放，對(duì)一些要求比較高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，蜂鳴器不適合。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的 位置。當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。 一個(gè) 4*4 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。 [12] 方案二：矩陣式按鍵 單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時(shí)，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。當(dāng) I/O 口線內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可不接上拉電阻。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖 所示。 本系統(tǒng)中，液晶顯示的工作方式是采用并行的工作方式。可以顯示 8 4 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示；低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是FYD128640402B[17]型號(hào)的液晶顯示器。 [4]隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多 ，其專用驅(qū)動(dòng)芯片也相互配套，使 LCD 在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。所以，在一些要求顯示圖文的系統(tǒng)中，不適宜用LED顯示模塊。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED十六段 顯示器用于字符顯示?，F(xiàn)在就這兩種顯示模塊進(jìn)行分析，選擇符合微波爐控制器的模塊。這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)。使用的是 EPI、 EP EP3 對(duì)應(yīng)的管腳。（識(shí)別結(jié)果是通過(guò)寄存器返回識(shí)別出的關(guān)鍵詞語(yǔ)在關(guān)鍵詞語(yǔ)列表中的排列序號(hào) Index 數(shù)值，該 Index 數(shù)值是在設(shè)置關(guān)鍵詞語(yǔ)列表時(shí)指定）。例如進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別時(shí)，設(shè)置識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表，設(shè)定芯片的識(shí)別模式，諛別完成后獲得識(shí)別結(jié)果都是通過(guò)讀／寫寄存器來(lái)完成。此時(shí)只使用 4 個(gè)管腳：片選（ SCS 冰）、 SPI 時(shí)鐘 (SDCK)、 SPI 輸入 (SDI)和SPI 輸出 (SDO)。 （ 4） 并行接口 本芯片可通過(guò)并行方式和外部主 CPU 連接，此時(shí)使用 8 根數(shù)據(jù)線（ POP7）， 4 個(gè)控制信號(hào)（ WRB， RDB， CS 冰， AO），以及一個(gè)中斷返回信號(hào)（ INTB） 。如果沒(méi)有后續(xù)的指令（對(duì)寄存器的設(shè)置），復(fù)位后芯片將進(jìn)入 休眠狀態(tài)。 （ 3） 復(fù)位 對(duì)芯片的復(fù)位信號(hào)（ RSTB： 1： ）必須在 VDD/VDDA/VDDIO 都穩(wěn)定后進(jìn)行。VDDIO 低電壓（邏輯“ 0”）： 039。 （ 7） 工作供電為 3. 3V，如果用于便攜式系統(tǒng)，使用 3 節(jié) AA 電池就可以滿足供電需 要。產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以選擇從立體聲的耳機(jī)或者單聲道喇叭來(lái)獲得聲音輸出。 （ 5） 支持并行和串行接口，串行方式可以簡(jiǎn)化與其他模塊的連接。 （ 4） 芯片內(nèi)部已經(jīng)準(zhǔn)備了 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 16 位 D/A 轉(zhuǎn)換器和功放電路，麥克風(fēng)、立體聲耳機(jī)和單聲道喇叭可以很方便地和 芯片管腳連接。 （ 3） 每次識(shí)別最多可以設(shè)置 50 項(xiàng)候選識(shí)別句，每個(gè)識(shí)別句可以是單字，詞組或短句， 8 長(zhǎng)度為不超過(guò) 10 個(gè)漢字或者 79 個(gè)字節(jié)的拼音串。 （ 2） 不需要外接任何輔助的 Flash 芯片， RAM 芯片和 AD 芯片，就可以完成語(yǔ)音識(shí)別功能。 單片機(jī)及外圍電路 交流輸入 整流慮波 輸 出 調(diào)整 單元 液 晶顯 示模 塊 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 掉 電 存 儲(chǔ) 模 塊 鍵盤模塊 語(yǔ)音模塊 語(yǔ)音控制微波爐系統(tǒng) 7 圖 2 語(yǔ)音識(shí)別模塊 圖 3 語(yǔ)音識(shí)別芯片 功能介紹 （ 1） 通過(guò) ICRoute 公司特有的快速而穩(wěn)定的優(yōu) 化算法，完成非特定人語(yǔ)音識(shí)別。本芯片在設(shè)計(jì)上注重節(jié)能與高效，不需要外接任何的輔助芯片如 Flash、 RAM 等，直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別／聲控／人機(jī)對(duì) 話功能。 LD3320 芯片 （圖 3） 是一款“語(yǔ)音識(shí)別”專用芯片，由 ICRoute 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)。 我們采用了方案二，本方案的基本原理如圖 1 所示，控制系統(tǒng)的原理圖見(jiàn)附錄。具體方案如下：首先，利用單片機(jī)檢測(cè)各種模擬信號(hào)，通過(guò)接收鍵盤送來(lái)的命令，確認(rèn)功能設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)裝入和實(shí)時(shí)監(jiān)控，其次，根據(jù) CPU 發(fā)出的信號(hào)控制語(yǔ)音播報(bào)、顯示等功能，用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)功能，節(jié)省了硬件成本的開(kāi)銷。因此，本設(shè)計(jì)并未采用這種方案。由于鍵盤控制信號(hào)繁多 ，系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)以及相互轉(zhuǎn)移更是復(fù)雜，用純粹的數(shù)字電路或小規(guī)模的可編程邏輯電路實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有一定的困難，需要用中大規(guī)模的可編程邏輯電路。 語(yǔ)音控制微波爐系統(tǒng) 5 三、 總體方案論證與比較 芯片選擇 方案一 ：采用數(shù)字邏輯芯片 本系統(tǒng)有功能設(shè)置、數(shù)據(jù)裝入、定時(shí)、顯示、音響控制多個(gè)功能模塊。 （ 5） 定時(shí)服務(wù)功能 ： 程序檢測(cè)系統(tǒng)是否開(kāi)始烹飪，當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入烹飪狀態(tài)，定時(shí)服務(wù)子程序開(kāi)始工作，首先通過(guò)按鍵掃描判斷預(yù)約時(shí)間標(biāo)志按鍵是否被按下，當(dāng)有按鍵按下進(jìn)入預(yù)約時(shí)間的定時(shí)服務(wù)，如果沒(méi)有按鍵按下，直接進(jìn)入烹飪時(shí)間的定時(shí)服務(wù)。可通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別或加、減鍵來(lái)設(shè)置烹飪時(shí)間，最高是 8 檔，最低是 1 檔，流程同預(yù)約時(shí)間的設(shè)置相同，時(shí)間設(shè)置完畢就直接開(kāi)始烹飪 （ 4） 液晶顯示功能： 液晶顯示屏使用 12864 顯示屏，液晶顯示子程序顯示各模式的工作狀態(tài)，如顯示火力模式、烹飪模式、預(yù)約時(shí)間和烹飪時(shí)間、也可顯示“作者名”和“歡迎使用 語(yǔ)音控制微波爐系統(tǒng)”。 （ 3） 火力調(diào)節(jié)功能： 火力模式有對(duì)應(yīng)的烹飪模式 中有固定的火力大小，也可自定義選擇火力大小?？赏ㄟ^(guò)語(yǔ)音識(shí)別或加、減按鍵和確定鍵來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置或預(yù)約，首先是對(duì)時(shí) 間 的設(shè)置，按確定鍵再對(duì)分進(jìn)行設(shè)置，接著對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置，每次設(shè)置完就要按一次確定鍵，以完成對(duì)時(shí)間的設(shè)置。例如：語(yǔ)音輸入命令：“ 上”、“下”、“左”、“右”、“確定”、“返回”可語(yǔ)音識(shí)別控制液晶顯示屏選擇對(duì)應(yīng)的模式，確定烹飪模式和火力大小，調(diào)節(jié)定時(shí)并開(kāi)始微波。 （ 5） 設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚?實(shí)現(xiàn)微波爐系統(tǒng)功能 。 （ 3） 顯示微波爐控制器的烹調(diào)狀態(tài)。 要求： （ 1） 該微波爐控制器能夠在任意時(shí)刻取消當(dāng)前工作，復(fù)位為初始狀態(tài)。微波控 制器系統(tǒng)可由以下五個(gè)電路模塊組成：語(yǔ)音識(shí)別控制模塊：其功能是識(shí)別微波爐工作過(guò)程中語(yǔ)音指令并執(zhí)行操作；顯示模塊：其功能是顯示各種工作模式、微波爐火力檔的設(shè)定、預(yù)約時(shí)間和工作時(shí)間等等圖文復(fù)雜的信息；語(yǔ)音電路模塊，其功能是在按鍵模式工作時(shí)，芯片可以通過(guò) LED 管腳給出信號(hào)來(lái)提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，用戶也可自定 4 種提示音效； 計(jì)時(shí)電路，其功能是對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，提供烹調(diào)完成時(shí)的狀態(tài)信號(hào)；顯示譯碼電路，其功能是顯示微波爐控制器的各狀態(tài)信息。用戶只需用簡(jiǎn)單 , 人性化的語(yǔ)音指令告訴微波爐 它要執(zhí)行的任務(wù)之后它就愉快地幫主人完成系統(tǒng)操作。在現(xiàn)有的產(chǎn)品中直接集成即可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別／聲控，人機(jī)對(duì)話功能，識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表是可以任意動(dòng)態(tài)編輯的，因而滿足了小體積、低功耗和可通用的要求，因而本聲控系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景。本文以嵌入式微處理器為核心，采用 ICRoute公司的高性能 LD3320 語(yǔ)音識(shí)別芯片和相關(guān)控制電路，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 微波爐的 語(yǔ)音控制系統(tǒng)。采用語(yǔ)音識(shí)別作為人機(jī)接口的設(shè)備能夠具有簡(jiǎn)便、快捷、靈活的優(yōu)點(diǎn)，其在軍事、民用和商業(yè)領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大的作用，并在未來(lái)一定會(huì)成為新