语音控制电磁阀试验系统自动夹具的设计与实现

摘 要：在电磁阀测试系统中，以SPCE061A单片机为基础的语言识别系统研究占有较大的比重。本文着重从介绍语音识别在国内外发展情况开始，对语音识别系统的组成原理进行分析讨论。并通过对语音信号处理技术的研发，在预定语音上利用Matlab软件进行信号处理，取录信号特征数据。此外，根据本文所设语音识别系统特征，将本系统识别方法恒定为DTW（动态时间归正）语音识别方法，且仿真被识别语音，同样识别结果正确无误。这将为相关技术研究及应用提供理论借鉴。

关键词：夹具；语音识别；SPCE061A单片机，试验测试

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01

从上世纪50年代开始，人们就对研究语音识别提出各种理论构想，并取得了越加瞩目的突破。世界上第一个识别英文数字的语音识别系统（Audry系统）的建构，来自于AT&TBell实验室[1]。不过这只是一个简单的识别系统，其后二十年，人们对语音识别的研究才取得实质性进展。在当时，计算机技术的发展无论在硬件上还是软件上，都对语音识别研究的实现提供了前提。其中，提出DP（动态规划）方法，让语音识别中存在不等长对正问题得到了有效解决。直到80年代，人们才从语音识别技术理论逐步建立起较为使用的操作系统。

一、关于语音识别系统之硬件设计。

本文所设计的语音控制系统，是核心控制器（主要是单片机）构建的智能控制系统[2]。其硬件系统的整体性通过6个模块构建――SPCE06lA（微控制器）、稳压电源模块、音频输入模块（MIC）、音频输出模块、并行通信模块、LED显示模块及驱动控制模块。

系统模块之间的运作主要是以下过程：首先语音命令由MIC音频输入，经由SPCE061A（核心控制器），及时分析处理输入语音信号。在模版相互匹配之后，借助“驱动控制程序UO端口”输出高电平，让电流导入继电器线圈，由电吸合并启动换向阀运作，此时电磁阀夹具就会向前夹紧或者朝后松开；如果低电平由FO端口输出，那么继电器线圈上的电流就会失去，从而断开触点，夹具动作自动停止。

二、关于语音识别系统的软件设计。

语音控制电磁阀试验系统的主程序运行，首先是初始化IOB端口，并将此设置为输出口；然后再初始化RAM存储器，进而读取存储单元里0xe000类数据。接着具体判断经过语音训练的可能性，若结果为是则可以直接对语音模型进行装载，反之要对其进行训练。如果训练成功，系统进入语音识别阶段，并借以完成对语音输入转换MIC通道的确定[3]。同时，如果用户听到播放开始识别的提示声音，则表示用户有权支配系统工作了。

该系统的各个功能子程序可有训练、识别及驱动等构成。而具体的设计流程则通过以下方面进行分别阐述。

（一）训练子程序部分。“训练”功能：即训练函数，它属于语音命令，用来实现存储训练。训练函数是语音识别的前提，在系统环节中占有很重要的位置。

“训练”参数：CommandiD，即命令序号。它将从0xl00到0xl05定为标准范围，在每组训练语句上都做到了不可复制性。

TraindMode：即训练次数，它要求在应用之前使用者必须训练至少一遍；“BSR TRAIN ONCE”表示要求训练一次；“BSR TRAIN TWICE”表示要求训练两次。

“训练”返回值：如果返回0则表示训练成功；如果返回-1则表示没有声音；当返回-2时，表示训练需要更多的语音数据来训练；当环境太吵时，就会返回-3；当数据库满，返回-4；当返回-5时，则表示两次输入命令均没有反应；序号超出范围，返回值就会指向-6。

（二）识别子程序

1.void BSR lnitRecognizer（int Audiosource）

“识别”功能说明：初始化辨识器；“识别”参数定义：EIN电压模拟量的输入是语音输入来源借助MIC语音输入得以实现；

2.int BSR（GetResult）

“识别”功能说明：从辨识里获取相关数据。

“识别”返回值：返回0则表示无命令识别出来；返回-1则表示识别器停止未初始化或识别未激活；当识别不合格就会返回-2。

3.void BSR StopRecognizer（void）

“识别”功能说明：辨识停止；对于工作的正常与否进行辨识是通过实时监控来实现的。如果出现-16ms连续稳定的方波，则说明了辨识正常；否则如果CPU出现超载，则会有不稳定的波形产生。那么此时就需要对命令进行删除，或者对程序进行优化，以防止由于语音数据的丢失造成错误辨识的情况发生。

三、关于自动夹具的语音控制系统性能测试设计

语音控制电磁阀试验系统自动夹具的设计实验。

夹具，是指机械制造时，用以在正确位置固定加工对象的机床附加装置[4]。它接受相关设计加工并确保符合加工要求。自动夹具就是在这个基础上设计形成的。它主要应用于自动化生产中（如自动生产线、加工中心及柔性制造系统）。

设计自动夹具主要是对不规则外形，自动定位困难、夹紧及运送均有一定难度的工件。其设计应用流程为：以自动夹具底平面及两定位孔定位在机床上，并通过位于机床工作台的夹紧机构夹紧，借以保证工件与刀具位置不发生相对变化。如果要求高精度的工件加工，则可将其底平面分而用之――定位基面与运输基面。自动夹具在专用夹具分类中，其装夹工件部分需要依照工件的外形与工艺要求设定。

语音控制电磁阀系统自动夹具的试验首先是由AutoCAD来完成的，主要是零件图、组装图及夹具的三维图形设计。

其次，利用语音控制系统对自动夹具的设置与生产是否符合相关数据要求，进行比对识别，并进入相应的程序进行规范。如果生产数值符合，则系统自动供电，工作继续进行；反之，系统会自动断开工作连接，系统运作停止。

五、结束语

本文设计中，不仅兼顾了语音控制电磁阀的试验，更有在此基础上的自动夹具设计。试验数据真实，对分析论证有很大指导性。但是在外界环境不是很理想的条件下，试验效果存在很大误差。而与自动夹具的生产结合，设计也有些难以达到预设效果。不过，不论怎，该设计均会对今后同领域及临近领域试验研究有一定的帮助。

参考文献：

[1]李红.电磁阀试验系统的构建[J].通讯世界，2008（02）.

[2]朱可.计算机语音控制技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002：242-284.

[3]王炳锡.实用语音识别基础汇[M].北京：国防工业出版社，2005.