Système domotique basé sur la reconnaissance vocale

Système domotique à commande vocale utilisant le microcontrôleur 8051

Domotique basée sur la reconnaissance vocale

Avec l'évolution des appareils intelligents et des diverses technologies de communication sans fil, il est désormais possible de tirer parti de ces techniques pour les meilleurs avantages possibles pour les êtres humains. L'un de ces avantages consiste à contrôler les appareils ménagers quelle que soit la distance, ce qui permet d'économiser du temps et de l'énergie. Ce contrôle intelligent des appareils électroménagers est ce que nous appelons la domotique identique à l'automatisation industrielle.

Bien qu'il existe diverses techniques telles que les communications sans fil, l'Internet des objets (IoT), la méthode de reconnaissance vocale, nous allons ici avoir une petite idée de la façon dont nous pouvons utiliser Reconnaissance vocale à des fins de domotique .

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Avant cela, laissez-nous avoir une connaissance théorique de la reconnaissance vocale.

Reconnaissance vocale

La reconnaissance vocale implique la réception et l'interprétation de toute dictée linguistique, par une machine ou un programme. C'est le processus de reconnaissance de la parole humaine et de son décodage sous forme de texte.

Cela implique essentiellement la conversion d'ondes sonores analogiques (vibrations dans l'air causées par des mots prononcés par des êtres humains) en signaux numériques, qui sont décodés en mots appropriés, puis éventuellement en phrases.

Un système de reconnaissance vocale se compose généralement d'un dispositif de capture de la parole (essentiellement un microphone et un convertisseur analogique-numérique, qui échantillonne et numérise les signaux sonores analogiques), un processeur de signal numérique ( DSP) (qui traite le signal numérique pour le convertir du domaine temporel au domaine fréquentiel, afin de conserver les informations d'origine), un système de stockage de signal prétraité (une carte mémoire pour effectuer d'autres tâches), des modèles de parole prédéfinis, stockés dans la mémoire comme référence pour la correspondance, et un algorithme de correspondance de modèle pour comparer le signal vocal entrant avec le modèle vocal de référence.

Il convient de noter qu'un être humain normal peut produire de la parole à un rythme de 10 son par seconde et que le débit d'informations requis est de 50 bits par seconde dans le signal vocal. Ce signal acoustique est converti en signal électrique par le microphone, et le signal analogique est converti en signal numérique.

Étant donné que ce signal numérique converti dans le domaine temporel est échantillonné à 16 000 fois par seconde, il n'est pas adapté pour localiser les modèles de parole. Par conséquent, il est converti dans le domaine fréquentiel à l'aide de la technique de transformation de Fourier rapide (FFT). Cette technique consiste à analyser les composants tous les 1/100e de seconde et à calculer le spectre de fréquence de chacun de ces composants.

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Chacun de ces graphiques ou spectres de fréquences représente les segments de sons émis par le dictateur de la parole. L'ordinateur ou un contrôleur fait correspondre le segment vocal inconnu avec la phonétique stockée de la langue.

Cette correspondance de modèle peut être effectuée à l'aide d'une approche phonétique acoustique (à l'aide du modèle de Markov caché, dans lequel le segment de parole est mis en correspondance avec le phonème selon sa probabilité), approche de reconnaissance de modèle (inconnu modèle de parole par rapport au modèle de parole de référence en déterminant la distance entre les signaux) et l'approche de l'intelligence artificielle (basée sur l'utilisation de sources de connaissances de base).

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Le modèle proposé de domotique à commande vocale

Ici, nous avons essayé de construire un petit système domotique basé sur la reconnaissance vocale utilisant la communication sans fil entre deux microcontrôleurs 8051 .

Avertissement :les circuits émetteur et récepteur présentés ici sont théoriques et non testés dans la pratique. Nous avons utilisé Multisim qui n'a ni le modèle de simulation pour HM2007 ni aucun modèle de communication. Par conséquent, une simulation appropriée pour le système n'a pas pu être possible.

Le système implique le traitement de la commande vocale, de l'utilisateur (à l'entrée du microphone) par le circuit intégré de reconnaissance vocale, la transmission et la réception du signal à l'aide de modules de communication, contrôlés par le microcontrôleur. Le microcontrôleur à la réception contrôle la commutation de l'ampoule, en fonction de la commande vocale correcte du système émetteur.

Maintenant, laissez-nous avoir une brève idée de la façon dont le système fonctionnerait.

Figure 2 :Carte de reconnaissance vocale HM2007

Le cœur du système de reconnaissance vocale implique le circuit intégré HM2007, qui est un circuit intégré à 48 broches fournissant une fonction de reconnaissance vocale. Il fonctionne en mode manuel ou CPU. Il peut reconnaître jusqu'à 20 mots, chacun d'une durée de 1,92 seconde et fonctionne de 9 à 15 Volts DC. Ici, nous pouvons utiliser le mode manuel pour HM2007.

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Schémas de circuit du système domotique à reconnaissance vocale

Section de l'émetteur

Section du destinataire

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Fonctionnement du système

1 . L'utilisateur donne une entrée vocale à la broche MICIN du circuit intégré HM2007, via un microphone.

2 . La broche RDY du CI sera en état BAS actif, indiquant qu'il est prêt à des fins de formation.

3 . L'utilisateur appuie sur le "1" du clavier, puis sur la touche "TRAIN", avant de prononcer le mot cible (soit "ON" soit "OFF")

4 . La broche d'activation de la mémoire (ME), connectée à la broche correspondante de la SRAM externe, qui stocke le signal de données 8 bits correspondant au numéro

5 . Une fois l'entrée vocale détectée, la broche RDY passe au niveau HAUT et le CI démarre le processus de reconnaissance.

6 . Le résultat du processus de reconnaissance est transmis via le bus de données au microcontrôleur 8051.

7 . Le microcontrôleur (nommé uC1) transmet le signal de données via le module de communication.

8 . Du côté récepteur, le microcontrôleur (nommé uC2) reçoit les données d'entrée et les compare avec la commande stockée. Une fois que les deux données correspondent, le relais est actionné (selon la commande donnée). Si les données ne correspondent pas, le microcontrôleur retransmet un signal d'erreur.

9 . Le microcontrôleur uC1 reçoit ce signal d'erreur et interrompt le processus en cours, et affiche les informations d'erreur sur l'écran à cristaux liquides (LCD) connecté.

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Limites du système de reconnaissance vocale

1 . Les mots parlés continus ne peuvent pas être acceptés par le système en raison du chevauchement et il doit donc y avoir un silence ou une pause entre deux mots consécutifs. Ainsi, seuls des mots isolés seraient réalisables.

2 . Le système est un système dépendant du haut-parleur. Trop d'intervenants parlant simultanément entraîneraient un chevauchement des signaux et des interruptions.

3 . La taille du vocabulaire est également limitée. Les langues avec un grand vocabulaire sont difficiles pour le modèle par rapport aux langues avec un petit vocabulaire, car les chances d'avoir des mots ambigus sont moindres.

Indépendamment des limitations ci-dessus, ce système de contrôle des appareils électroménagers utilisant la méthode de reconnaissance vocale serait avantageux compte tenu du fait qu'il permet de gagner du temps et d'assurer la sécurité.

J'ai présenté un petit modèle représenté par la domotique basée sur la reconnaissance vocale, alors qu'à grande échelle, un tel système, une fois construit à grande échelle, peut être utilisé pour diverses applications.

Toute autre idée concernant le contrôle des appareils électroménagers à l'aide de la reconnaissance vocale est la bienvenue dans la section des commentaires ci-dessous.

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