基于Sunplus MCU电冰箱语音控制器的硬件设计

摘 要：本文介绍了Sunplus公司的MCU的硬件结构；并在Sunplus的16位RISC MCU平台上，设计了一种具有语音控制功能的电冰箱控制器的硬件电路，并以此提出家电产品实现语音控制的一种技术平台及其实现方法。

关键词：语音控制；家电；单片机

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-01

语言是最为方便、快捷、自然的人际交流手段。让机器能“听懂”人的语言是人类梦寐以求的想法。语音控制技术不仅可以客观地实现“人—机”对话的理想，而且能够将人类的能动性充分发挥出来。语音控制技术是指人通过语言去指挥和控制机器，并根据指令去完成各种任务的一种技术。它使原本需要手工操作的工作，用语音就可以方便地完成。

一、Sunplus MCU简介

Sunplus公司是台湾最大的消费类电子生产厂家，它生产的SPCE系列RISC MCU 和SOC芯片是实现语音控制与应用的重要硬件平台之一。SPCE061A单片机内部集成了ICE仿真电路、FLASH程序存储器、SRAM数据存储器、通用I/O端口、定时器/计数器、中断控制、时基系统、A/D转换器、DAC、异步串行通信口及低电压监测/低电压复位等模块。

（一）Sunplus MCU硬件介绍

1.硬件结构

SPCE061A是SPCE系列中的典型代表，其内核采用Sunplus公司（凌阳）的μ’nSPTM（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理芯片。围绕μ’nSPTM内核所形成的16位单片机采用的是模块式集成结构，它在μ’nSPTM内核集成了不同规模的FLASH、RAM、AD/DA、I/O、SIO等功能丰富的各种外设部件。如图1所示：

二、电冰箱语音控制器的硬件设计

电冰箱一般设有冷冻室和冷藏室。冷冻室用于速冻食品，在冷冻室中的食品可以存放较长的时间，食品中的水分会凝结成霜，到一定程度还要除霜，其温度可为-16℃～-26℃之间。冷藏室以不冻伤食品又有保鲜作用为准，其温度可为2℃～10℃之间。

具体的说，电冰箱控制器的主要任务就是控制压缩机、电磁阀、化霜加热丝、风扇等的运行，来保持箱内食品的最佳温度，达到食品保鲜的目的，即保证所储存的食品在经过冷冻或冷藏之后，保持色、味、水分、营养基本不变。

（一）系统功能

系统的基本功能如下：①按键控制功能；②语音控制功能；③显示系统状态功能；④温度设定功能；⑤语音模板训练与重新训练功能。

（二）系统的硬件设计

硬件系统由SPCE061A加上音频输入模块、按键控制模块、控制输出模块、音频放大输出模块、显示模块、电源模块和其他功能扩展模块构成。系统构成示意图如图2所示。

1.电源模块

我们给出了两种获得各种电压的方法。一、通过两个二极管连续降压，使5V的电压降至3.6V供芯片使用。这种方法简单但电压很不准确。二、通过LM7833可获得准确的3.3V电压。

2.音频放大输出

音频信号必须经过放大电路放大后才能驱动扬声器。本例采用最简单的三极管8050直接放大。

3.音频输入

因为SPCE061A的MicIN通道内部具有自动增益控制（AGC）和滤波功能，所以语音输入的电路特别简单。MIC选用驻极体话筒，驻极体话筒具有结构简单、重量轻、体积小、无方向性、频率响应宽、保真度好等优点。驻极体话筒的偏压由SPCE061A的VMIC脚提供。

4.按键设计

系统设计3个按键完成温度设定功能，分别用于温度参量加1、减1操作和选择待修改参量。三个按键分别与SPCE061A的IOB8-IOB10相连。

5.显示模块

显示电路由四位8段数码管组成，用来显示系统的工作状态。接口电路采用动态显示方式驱动。

6.压缩机控制电路

压缩机控制电路由IO口输出信号，通过8050反相驱动电路来控制继电器，再由继电器控制压缩机的开停。当IO口输出高电平时，Q11饱和导通，继电器线圈流过电流，其触点吸合；当IO口输出低电平时，Q11截止，继电器线圈无电流，其触点断开。压缩机的开关由相关室的温度决定，每次开机之前必须检测延时保护条件是否满足，才能作出开机决策。

三、结束语

信息家电的大行其道，语音技术的蓬勃发展势必彻底改善和改变人类的生活方式与生活习惯，同时也对语音技术提出更高的要求和期待，家电产品的千差万别造就语音应用实现方法的百花齐放，深入研究其中的一种或几种技术方法，深入探讨和挖掘其应用的价值和潜力是本文的目的与期望。本文的研究结论，能为家电产品嵌入语音功能提供一个较好的解决方案与选择。