【电子综合设计】离线语音控制器 - 嘉立创EDA开源硬件平台

1 简介

      使用语音识别专用芯片设计一款离线式语音控制的插座，摆脱网络的限制，能够在没有网络的情况下还能通过语音控制家中设备的通断。该项目提供一个专用外壳，测试成功后还能在日常生活中使用，具有实用价值。

2 知识点

（1）学习智能家居产品的设计思路和方法；

（2）学习离线语音识别芯片的使用方法；

（3）学习继电器驱动原理，了解高压隔离布线规则；

（4）了解隔离式电源220转5V的设计思路；

（5）了解驻极体话筒的选型与使用方法；

（6）了解如何根据外壳设计一个合适的PCB外形；

（7）学习使用立创EDA设计原理图及PCB图；

（8）学习PCB板的组成及工厂生产流程；

（9）练习焊接技能，掌握万用表、电烙铁等工具的使用；

3 板载资源介绍

（1）板载220V转5V/1A的隔离电源模块，可直接接入市电；

（2）板载继电器，可以外接用电设备；

（3）使用专用语音识别芯片，固件已烧录，无需代码开发即可使用；

（4）除语音控制外还提供一路按键，手动控制设备的通断情况；

4 电路功能分析

      该电路设计简单，主要分为：220V转5V隔离电源模块接口电路、SNR3512语音识别电路、继电器控制电路、LED指示电路和按键控制电路组成。

4.1 220V转5V隔离电源电路

      由于设计隔离电源稍微有些麻烦，为保证设计的安全性及成功率，该案例使用了了一个220V转5V的隔离电源模块。输入输出使用一个4P的接线端子或者两个2P的接线端子，图中CN1标识的端子第3和第4脚接到U1电源模块，使用220V交流电进行输入（可以找一些两线的插头改造）。经过隔离电源模块输出5V给语音芯片进行供电。接线端子的1脚和2脚接供电设备，可以接一个灯泡使用。在安装过程中注意用电安全，火线和零线不能同时接到2脚和3脚，防止短路！！类似模块较多，暂不做推荐。下个版本将直接使用5V供电。

220V转5V隔离电源模块

4.2语音识别电路

• 3 组 16 位的定时器(Timer)；
• 单通道硬体 PWM-IO 输出，提供互补式输出，并具备外部讯号捕抓(Capture)功能；
• 3 通道、12 位的 SAR模拟数字转换器(ADC)，具备 MIC 前置放大器、AGC/PGA，支持差动式 MIC 输入，以及各式模拟感测元件输入；
• 14 位的数字转换器(DAC)搭配 1.5瓦的推挽式功放可直接驱动喇叭；
• 每个 I/O 管脚独立控制、可作为多功能用途的 GPIO；
• UART TX/RX 可作为串行通讯接口

       在定制功能时8脚PA3按键输入控制，9脚PA4外接继电器控制用电设备，13脚PA15外接LED输

• 按键功能为：不用语音识别的情况下，按下按键，继电器闭合；再按一下按键，继电器关闭，实现手动开关的功能；
• LED灯功能为：当识别到语音指令时，LED灯亮起。当LED熄灭时，关闭语音识别；
• MIC驻极体话筒：收集语音信息，测试用的是低阻抗-36db的直插型号，立创商城编号为：C233939
• U2喇叭：使用了一个8Ω 1W的小喇叭，也可以自己设计一个功率放大电路使声音更加响亮。

4.3 继电器控制电路

该部分使用了一个NPN管设计一个开关电路控制继电器的通断，D1二极管保护驱动三极管不被继电器中电感的反电动势击穿，也称为续流二极管。R3输入接语音芯片的PA4引脚，当语音信号给一个高电平信号时三极管导通，继电器闭合，220V_L与220V_OUT连通。

5 应用举例

夜灯改造

夜灯改造

台灯改造

6 注意事项

1. 该电路为220V工作，可以省去隔离电源模块，直接用5V工作，买一个5V的小台灯进行改造成语音控制作品；
2. 语音芯片为定制芯片，如需使用可以联系原厂或者换一些其它的芯片使用。立创EDA不提供任何购买需求。
3. 该方案为实际应用方案，仅做学习参考使用，严禁一切以盈利为目的的商业活动；
4. 该电路匹配外壳，可按参考图中外形尺寸布局设计，也可以自行找一些公模使用；
5. 注意用电功率，该电源模块不能接电风扇等大功率家电，可更改电源模块应用到更多场合中；
6. 如果有教学或其它需要批量采购可联系立创EDA进行推荐相关厂商购买相关物料。

 

        写在后面的话：该语音识别芯片厂家已停产，该方案仅供原理图及PCB学习使用。如若对语音识别感兴趣，请点击查看智能AI离线语音小夜灯案例：https://oshwhub.com/course-examples/zhi-neng-jia-ju-zhi-nengai-yu-yin-xiao-ye-deng