一种基于SPCE061A单片机的燃气炉灶语音控制装置

当前，在很多的领域都能看到语音控制技术应用的例子，然而，对于千家万户都要使用的燃气炉灶却没有在市场上发现用语音控制技术实现的产品，燃气炉灶的使用控制依然是传统的手动控制方式，这种情况使燃气炉灶的安全使用受到限制，安全事故时有发生，给人民群众的生命财产带来损失。笔者正是基于解决燃气炉灶的安全使用问题而引入语音控制技术，在传统的燃气炉灶基础之上，加装语音控制装置，对燃气炉灶的点火、灭火、火力调节、火焰异常熄灭时紧急关闭气源等功能都能用语音命令和语音提示智能化地完成。这样不仅使燃气炉灶的使用安全性有很大的提高，而且使用户使用燃气炉灶更加方便。该装置的设计制作从硬件和软件两个层面叙述如下。

l硬件设计

1.1电路设计

该装置的电路系统由三部分构成：检测火焰的传感器电路，高压点火电路和电动燃气阀等执行部分，以SPCE061A单片机为核心的信号处理与控制部分。火焰传感器采用红外测温传感器，该传感器是采用辐射测温原理，检测燃气炉灶的火焰情况，高压点火电路则选择可控高压点火模块，为了实现火焰是连续可调的要求，气源的控制采用了电动气阀。为了实现语音控制和语音提示，该装置的信息处理和控制单元选择了凌阳公司的SPCE061A单片机，该单片机具有强大的语音处理和语音控制能力，能轻松完成该装置的控制目的。该装置的原理如图1所示。


图1 原理框图

1.2装置工作原理

本装置的主要功能有4个：点火、熄火、火力调节、报警。要完成3个任务：一是语音任务，主要负责监听命令和语音报警，要求采用非特定语音识别技术，这主要是考虑对任何使用者语音命令都要有效；二是火焰传感任务，主要负责火焰的传感信号处理；三是控制任务，实现对燃气阀的控制和对点火电路的控制。该装置的功能虽然有点简单，但内部操作却并不简单，3个任务必须相互通信，相互协调工作，才能完成该装置的功能和保证该装置的性能，才能发挥操作系统的优越性和充分利用CPU的资源。

首先，该装置上电复位后，SPCE061A单片机就开始自检，检测传感器是否正常，检测麦克风是否正常，检测燃气阀是否关闭，检测高压点火电路是否正常，随后，该装置处于待用状态。当有有效的语音命令出现时，SPCE061A单片机就会按照语音命令的内容实现对燃气炉灶的控制，对于燃气炉灶在使用过程中出现的异常，该装置也能快速地自动完成对燃气炉灶的控制处理，以避免出现危险。为了使用上的方便，该装置还设计了键盘手动控制子系统，便于手动操作控制燃气炉灶。

2软件设计

该语音控制装置的硬件电路结构简单，工作量较大的是软件的开发，为了达到设计要求，实现需要的功能，保证该装置的性能，对该装置的程序进行了认真的设计和编制，其程序框图如图2所示。


图2 程序框图

程序的运行过程如图3所示。


图3 程序运行过程图

系统上电复位，程序从Ox0000地址开始执行，程序一开始就先初始化μC/OSⅡ操作系统，并向系统注册FIQ TPMA VEC中断，这是个语音中断。接着创建3个任务，优先级分别为：O，1，4.任务一的主要功能是保证其他两个任务运行；任务二的主要功能是负责火焰传感；任务三的主要任务是负责监听命令和语音报警。最后启动μC/OSⅡ操作系统。程序从主函数main，转到了μC/OSⅡ操作系统任务之间的切换。任务一先运行，保证任务二、三运行。如果点火命令执行则任务三把COMMNOE FLAG置1，FireOpened置O，并检测FireOpened是否为1，如果为1，则关闭电子打火。火焰点着后，任务二把FireOpened置1.COMMNOEFLAG置0.如果熄火命令执行，则任务三把FireClosed置1，任务二检测到FireClosed为1，则不报警，否则报警。

3结语

将语音控制技术应用于燃气炉灶，这是一个非常有意义的尝试，鉴于目前市场上并没有相同产品出现，应该说也是很有创意的开发，从实验的结论来看，对于提高燃气炉灶的使用安全性，改善操控性都有非常明显的效果。虽然该装置的开发离成熟的产品面市还有一段路要走，主要就是如何让燃气炉灶与控制装置合二为一，成为一个成熟的产品走向市场，但相信这类产品的面市，一定能得到用户的认可，受到用户的欢迎。