基于语音识别的汽车空调控制系统设计

1．8 后除霜驱动模块
前、侧挡风玻璃上的霜层通常是通过在汽车空调系统的风道中，调整模式风门的位置，利用空调系统中产生的暖气(或流动的空气)，达到清除结霜的目的。对后挡风玻璃的除霜，常采用除霜热线。除霜热线是把数条电热线(镍铬丝)均匀地粘在后窗玻璃内部，各线两端相接，形成并联电路。当两端加上电压后，电热线就会升温而加热玻璃，从而达到防止或清除霜层的目的。后除霜控制电路如图7所示。IG2为汽车空调电源，单片机输出信号Defr通过三极管NIF5002N来控制继电器的通断，从而控制除霜热线的通断，来达到后除霜的目的。

2 系统软件设计
本系统软件设计采用C语言开发，用Keil uVision4软件进行编译。开发过程按照模块化分块进行，系统的主要模块包括语音识别模块、语音播放模块、SD卡模块以及空调控制模块。

2．1 语音识别模块
语音识别模块采用中断的方式进行工作，其工作流程大致为芯片初始化、写入识别列表、开始识别、中断响应并获取识别结果。语音识别流程如图8所示。在初始化程序里，主要完成软复位、模式设定、时钟频率设定和FIFO设定。在写入识别列表之前，首先要读取寄存器B2的值，检查LD3320是否处于空闲状态；然后，把识别语音列表信息写入LD3320的05和B9寄存器中，每个识别条目是标准普通话的汉语拼音(小写)，每两个汉语拼音之间用一个空格间隔。在完成添加语音识别列表后，设定寄存器35的值为45H。此处设定的值越大，代表麦克的音量越大，识别距离也越远，但是可能产生较多的误识别；值越小代表麦克的音量越小，需要近距离说话才能启动语音识别功能，识别率也高。设定寄存器37值为06H，启动语音识别，即可开始语音识别。如果麦克风采集到声音，不管是否识别出正常结果，都会产生一个中断信号。进入中断函数后，首先清零寄存器29和寄存器02；然后，检查B2寄存器是否为0x21。若值为0x21，表示闲，可以检测2B的值；若为1，表示语音识别有结果产生。寄存器BF读到数值为0x35，可以确定是一次语音识别流程正常结束。寄存器BA表示语音识别有几个识别候选结果。最后，可以读取寄存器C5，获取识别结果。

2．2 语音播放模块
语音播放的软件设计流程包括通用初始化、MP3播放初始化、播放音量调节、开始播放声音以及中断响应。通用初始化时，首先连续读取寄存器06，相当于激活了芯片；然后，按顺序设置相关寄存器的值。MP3播放初始化时，首先要设置寄存器BD的值为02H，启动MP3播放模块；然后，向寄存器17写入48H，激活DSP。语音播放模块的音量分为16级，用4位二进制表示，这里需要设置寄存器8E的第2～5位的值来调节播放音量。当播放语音时，首先需要清零，开始播放位置。将寄存器1B的第3位设为1，然后执行循环。当播放条件为真时，顺序将MP3数据放入寄存器01(每次1个字节)，播放位置值增加1。当寄存器06的第3位等于0或者播放位置小于MP3文件的总长度时，就跳出循环。等到芯片播放该段后会发出中断请求，而中断函数会不断接收数据，直到FIFO-DA-TA装满或声音数据结束。

2．3 SD卡模块
此模块分为SD卡初始化和SD卡数据读取。SD卡初始化时，在发送CMD命令之前，在片选有效的情况下，首先要发送至少74个时钟，否则将有可能出现SD卡不能初始化的问题。然后，就可以发送复位命令CMD0。发送复位命令后等待8个时钟周期，进入SPI总线模式，接着发送CMD1命令。如果正确接收响应信号，表示SD卡初始化完成，可以接受后续读写命令。初始化完成后，发送CMD17读命令。判断响应值是否全为0，然后，判断接收数据开始令牌是否为0xfe，如果是，就可以接收正式数据和CRC码。

2．4 空调控制模块
空调控制模块主要包括信号采集模块、风门电机控制模块、鼓风机控制模块、压塑机控制模块、后除霜控制模块5个子模块。空调控制流程如图9所示。首先，进行系统的初始化。若点火开关正常启动，信号采集模块开始采集传感器数据，根据采集到的数据，判断是否满足风机启动条件。若满足条件，则设置风机PWM占空比，进而调节风量的大小。当风量大小满足要求时，接下来就要判断是否满足压缩机的启动条件。若满足条件，启动压缩机；如果不满足条件，则判断风门位置是否满足条件。如果不满足条件，则调节风门电机转动，直到满足条件。最后，判断是否满足除霜条件，若满足则启动后除霜继电器。

在软件设计上，采用了指令冗余、软件陷阱和重复设置各种工作方式控制字等方法，消除干扰。使用"Watchdog"定时器，实时监测程序的运行；运用CPU运算与控制功能，采用算术平均法，实现数字滤波，消除传感器通道的千扰信号。