语音情景灯/zh

概述 项目名称：Microduino语言情景灯 目的：通过语音控制彩灯的各种亮法 难度：中 耗时：2小时 制作者： 简介: 本次教程我们使用Microduino产品模块快速搭建一个可以识别人类语音的灯光控制系统，玩家可以迅速上手，并且可以通过说话，控制灯光模块的亮灭，选色等功能。 材料清单 Microduino设备 模块 数量 功能 Microduino-Core+/zh 1 核心板 Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序 Microduino-BM/zh 1 供电 Microduino-BT/zh 1 无线通信 Microduino-Duo-H/zh 1 平面扩展 Microduino-Sensorhub/zh 1 连接传感器 Microduino-Lamp/zh 1 连接传感器 其他设备 模块 数量 功能 锂电池 1 供电 Sensor连接线 1 下载程序 语音识别版和输入话筒 1 语音套件,识别声音 发光二极管 1 语音输入指示 Micro USB数据线 1 下载程序 实验原理 语音情景灯模块的原理是记录语音和情景的一一映射关系，通过拼音识别输入的语音，返回给核心对应的情景编号，核心根据得到的情景编号，通过模拟口控制灯光模块每盏led灯的亮灭，实现不同情境下的不同颜色组合。 整个灯光控制系统包括四个部分： 供电系统 使用[Microduino-BM]电源管理模块和外接电池组合为语音灯供电 中央处理器 中央处理器是语音情景灯系统的核心。采用Microduino-Core+作为核心。 无线通讯 语音情景灯系统采用Bluetooth无线通讯方案，使用[Microduino-BT(4.0)]模块，通讯速度响应快，在空阔地域的控制范围大概8米左右。 语音控制 采集并识别语音内容。 文件:Emotionlightstruct.jpg 600px 主要传感器 Microduino-Lamp/zh 套件使用Microduino-Lamp模块作为发光设备，该模块级联了6盏RGB3色彩灯，并可以使用相应的库函数控制每盏彩灯的颜色，为了清晰说明彩灯的控制方法，用一个简单的程序举例。 打开Arduino IDE，在文件（File）—>示例（Examples）—>_99_LCD_NeoPixel目录下，点开例程strandtest。 #include <Adafruit_NeoPixel.h>  #define PIN 6 //定义控制引脚 // 参数 1 = strip中彩灯的数目  // 参数 2 = 引脚号 // 参数 3 = 彩灯类型, 可多选（前两个中选一个，后两个中选一个）:  //   NEO_RGB     Pixels are wired for RGB bitstream  //   NEO_GRB     Pixels are wired for GRB bitstream  //   NEO_KHZ400  400 KHz bitstream (e.g. FLORA pixels)  //   NEO_KHZ800  800 KHz bitstream (e.g. High Density LED strip)  Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);  void setup()  {      strip.begin();      strip.show(); //初始化所有彩灯都为灭 }  void loop()  {      // 点亮彩灯的方法      colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 50); // 点亮红色     colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 50); // 点亮绿色     colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 50); // 点亮蓝色     rainbow(20);      rainbowCycle(20);  }  //用“c”所代表的颜色依次点亮各盏彩灯，每点亮一盏等“wait”秒 void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait)  {      for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++)  //依次点亮     {         strip.setPixelColor(i, c); //这个函数用于把第i盏灯用“c”所指颜色点亮         strip.show(); //这个函数会将setPixelColor函数所写入的控制信息显示 //出来，也就是靠它点亮LAMP模块          delay(wait);      }  }  void rainbow(uint8_t wait) //彩虹显示 {      uint16_t i, j;        for(j = 0; j < 256; j++)  //渐变255种颜色     {        for(i = 0; i < strip.numPixels(); i++) //依次点亮彩灯，间隔wait毫秒         {              strip.setPixelColor(i, Wheel((i + j) & 255));          }          strip.show();          delay(wait);      }  }  // 与上面的函数稍有区别，添加了彩虹的循环 void rainbowCycle(uint8_t wait)  {      uint16_t i, j;        for(j = 0; j < 256 * 5; j++) //彩虹循环5次     {          for(i = 0; i < strip.numPixels(); i++)          {              strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));  //为了循环而添加的数学变换         }          strip.show();          delay(wait);      }  }  // 输入0-255任意一个数得到对应的唯一的一种颜色  // 颜色会从红-绿->蓝->红依次渐变循环  uint32_t Wheel(byte WheelPos)  {      if(WheelPos < 85)      {          return strip.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);      }      else if(WheelPos < 170)      {          //因为WheelPos * 3在85到170的情况下会超过255，因此要先自减85          WheelPos -= 85;          return strip.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);      }      else      {          //因为WheelPos * 3在170以上的情况下会超过255，因此要先自减170          WheelPos -= 170;          return strip.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);      }  文档 调试过程 程序下载 将Microduino-Core+/zh、Microduino-USBTTL/zh堆叠在一起.用数据线将写好的程序通过Microduino-USBTTL/zh上传到Microduino-Core+/zh上。 注意：最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序 找到该程序的物理位置，"语音情景灯/ EGGROOM/ EGGROOM.ino"，双击即可 程序下载 点击"√"，编译程序。 点击【工具】，选择正确的板+处理器+端口。 点击"→"，进行上传。 搭建 搭建硬件电路，将用到的设备叠加起来（无上下顺序） Microduino-Core+ Microduino-USBTTL Microduino-BT（4.0） Microduino-BM Microduino-Duo-H Microduino-sensorhub Microduino-Lamp 锂电池 文件:Emotionlight1.jpg 600px 安装发光二极管 将发光二极管的负极插在Microduino-Sensorhub/zh传感器扩展模块的A7管脚，正极插在SDA管脚 文件:Emotionlight2.jpg 600px 将传感器数据线插入第三行第一列插槽，观察这里插线的部分，4根线从左到右分别是GND，VCC，D2，D3接脚（不要看颜色，实物颜色可能与本例不同） 文件:Voidsensor0.jpg 600px 文件:Voidcesensor1.jpg 600px 安装语音话筒 语音话筒无正负极，将两端分别插在语音传感器的MIP和MIN上即可 文件:Voidesensor2.jpg 600px 文件:Voidsensor3.jpg 600px 手机APP 安装app 将课件中“app-debug.apk”移动到手机上 安装该手机APP 在提供的开发包中，包含安卓手机语音情景灯的app，安装app并打开 文件:Emotionlightapp1.jpg 600px 屏幕右上方有两个按键，UPLOAD和NEW。首先介绍NEW，这个按键是用来新建或修改语音命令的 文件:Emotionlightapp2.jpg 600px ff这行是这条语音指令的编号，16进制编码，范围从00-ff，编号不能重复。pin yin这行是语音识别的语音拼音，也就是这里输入什么，就要对着话筒说对应的内容才会触发该情景的灯光状态。名称这行是这个情景的描述。新建好后就可以点击save了，这时主界面就会多出一个情景，当要删除这个情景时，在主界面点击它，进入上图界面后，点击Delete即可。 之后点击UPLOAD按键，会进入下图的界面 文件:Emotionlightapp3.jpg 600px 进入到该界面后，打开语音灯系统，点击屏幕右上角的SCAN按钮，可以搜索到蓝牙的地址序列号，点击这个搜索到的蓝牙，进入下图界面 文件:Emotionlightapp4.jpg 600px 在这个界面点击Upload，会将之前手机配置的各种命令上传到开发板中，上传完毕后，手机端的配置就结束了。 整体调试 打开语音情景灯的电源，并点开手机App，使用默认的配置或者配置自己的语音命令，这里需要注意，f1编号的命令（默认为美科meike）是语音输入的开关语句，也就是说要先说这句话，看到语音输入指示灯（发光二极管）亮起后，再说各种语音命令，并且每次输入新命令都要先说f1里的内容。配置好后，点击UPLOAD，选择语音灯的蓝牙，之后上传配置到语音灯的系统。手机端的工作就完成了。 最后，拿起话筒，本例的语音开关f1指令用的是“美科”，所以请用普通话清晰发声“美科”，观察发光二极管是否点亮，如果点亮就继续说出命令，如“开灯”，灯光模块就会被点亮，如果发光二极管没有变化，则继续说“美科”直到二极管点亮再说指令。每次提出新的指令都需要先说“美科”。 注意问题 每次语音输入命令，都要先说f1对应的内容，本例是“美科”读者可根据自己的设置输入 二极管极性的判断，反接的话二极管不会发光 程序说明 主函数 #include "Micromenu_user.h"  #include <Servo.h>  #include <Adafruit_NeoPixel.h>  //EEPROM---------------------  #include <EEPROM.h>   //用户自定义部分------------------------  #include <SoftwareSerial.h>    void setup()  {      SETUP_begin();     //该函数定义于 Micromenu_user.h      //用户自定义部分========================  }    void loop()  {      {          LOOP_priority_1ST(); //该函数定义于 Micromenu_user.h      }  }  Micromenu_user.h #include "Arduino.h"  //用户自定义部分------------------------  #include "def.h"  #include "led.h"  #include "eep.h"  //用户自定义部分------------------------    int num_cache = 0;  //用户自定义部分------------------------  //#include <Servo.h>  //Servo myservo;   创建一个舵机对象 ,在本套件中没有涉及    int card_sta = 0;    //nothing,true,false  unsigned long door_time = 0;    //用户自定义部分------------------------  char pkj[128];  int num = 0;  boolean buffer_sta = false;  boolean start = false;    unsigned long timer_voice = millis();  boolean voice_sta = false;    //SETUP===================================  void SETUP_begin()  {      pinMode(SDA, OUTPUT);// 语音输入指示灯的正极      pinMode(A7, OUTPUT); //语音输入指示灯的负极      DEBUG.begin(9600);      VOICE.begin(9600);      FROM.begin(9600);  //串口通信波特率为9600        //EEPROM---------------------      eeprom_READ();        /*servo 用A3口控制舵机，本套件不涉及      myservo.attach(A3);      myservo.write(20);      */      //led      strip.begin();    //初始化LED      for (int i = 0; i < 6; i++) // 初始化所有灯都为灭      {          strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0));      }      strip.show();        analogWrite(A7, LOW); //将A7口设置为低电平，用作语音指示灯负极  }     //LOOP====================================  void LOOP_priority_1ST()  {      if (FROM.available())  //如果串口收到蓝牙发送的数据      {          char c = FROM.read();            if (c == '{')  //如果接收到的是左括号，说明蓝牙有数据发过来而且是接收的开始              buffer_sta = true;          if (c == '}')  //如果接收到的是右括号说明传输结束了          {              start = true;   //标志位置为true，开始后续的处理              buffer_sta = false; //蓝牙状态接收结束，标志位置为false          }            if (buffer_sta) //当蓝牙正在传数据时              pkj[num++] = c; //将收到的字符存入字符数组保存            delay(1);      }        if (start)  //如果接收到了蓝牙的配置信息就显示在串口监视器上      {          DEBUG.print("pkj:"); //在串口打印出接收到的内容          for (int a = 1; a < num; a++)              DEBUG.print(pkj[a]); //打印出接收到的所有字符          DEBUG.println(); //打印一个空格            VOICE.write("{"); //向语音芯片中写入接收到的配置数据          for (int a = 1; a < num; a++)              VOICE.write(pkj[a]);          VOICE.write("}");          delay(10);            for (int a = 0; a < num; a++)//清空接收的信息              pkj[a] = NULL;          num = 0;            DEBUG.println("Change OK!");          start = false; //显示完把状态设为false避免重复处理      }        //---------------------------      if (millis() < timer_voice)      {          timer_voice = millis();    //若计时器重新计时，同步      }      if (millis() - timer_voice < 5000)  //从有配置指令声音输入开始计时      {          voice_sta = true;   //5秒内语音输入指示灯点亮      }      else      {          voice_sta = false;  //超过5秒指示灯关闭      }      digitalWrite(SDA, voice_sta);//通过控制SDA电平的高低开关语音指示灯        if (VOICE.available()) //如果从语音芯片接收到用户的语音输入数据      {          int c = VOICE.read(); //读出串口内的内容          //DEBUG.print(c);          if (c == 0xf1)  //如果是语音开关指令f1对应的内容          {              DEBUG.println("Voice IN!");  //在串口提示 输入声音              timer_voice = millis(); //记录当前的系统运行时间          }            if (voice_sta)   //如果进入了语音输入状态          {              switch (c)  //根据不同的语音指令，选择对应的应答              {              case 0xa1:                  DEBUG.println("Door Open!");                  timer_voice = 0;                  // myservo.write(90); 本套件不涉及舵机                  break;              case 0xa2:                  DEBUG.println("Door Close!");                  timer_voice = 0;                  // myservo.write(20); 本套件不涉及舵机                  break;              case 0xb1: //点亮6盏彩灯                  DEBUG.println("Light ON!");                  timer_voice = 0;                  led_sta = true;                  break;              case 0xb2: //关闭6盏彩灯                  DEBUG.println("Light OFF!");                  timer_voice = 0;                  led_sta = false;                  break;              case 0xc1:                  DEBUG.println("Light TemperatureA!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 1;//选择模式，1是冷暖色调，2是不同单种颜色，                  //3是彩虹循环                  led_style_vol = 1;  //各种颜色模式0-7分别对应灭红澄黄绿青蓝紫                  break;              case 0xc2:                  DEBUG.println("Light TemperatureB!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 1;                  led_style_vol = 2;                  break;              case 0xd1:                  DEBUG.println("Light Colorful1!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 1;                  break;              case 0xd2:                  DEBUG.println("Light Colorful2!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 2;                  break;              case 0xd3:                  DEBUG.println("Light Colorful3!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 3;                  break;              case 0xd4:                  DEBUG.println("Light Colorful4!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 4;                  break;              case 0xd5:                  DEBUG.println("Light Colorful5!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 5;                  break;              case 0xd6:                  DEBUG.println("Light Colorful6!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 6;                  break;              case 0xd7:                  DEBUG.println("Light Colorful7!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 2;                  led_style_vol = 7;                  break;              case 0xe1:                  DEBUG.println("Light RainbowA!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 3;                  led_style_vol = 1;                  break;              case 0xe2:                  DEBUG.println("Light RainbowB!");                  timer_voice = 0;                  eeprom_WRITE();                  led_style = 3;                  led_style_vol = 2;                  break;              }          }      }        if (millis() < led_time) led_time = millis();//和之前同理，同步时间      if (millis() - led_time > 50)      {          led_time = millis();            if (led_sta)  //如果是亮灯状态          {              switch (led_style)   //根据LED的类型决定亮的方式              {              case 1://冷暖色                  colorWipe(color_t[led_style_vol]);                  break;              case 2://单色                  colorWipe(color[led_style_vol]);                  break;              case 3://彩虹循环                  rainbowCycle((led_style_vol - 1) * 3);                  break;              }          }          else          {              colorWipe(color[0]);   //如果是关灯状态          }      }  }  def.h #include "Arduino.h"   #include <SoftwareSerial.h>  //定义蓝牙通信串口  SoftwareSerial mySerial(4, 5); // RX, TX    //定义串口  #define FROM mySerial  //#define FROM Serial  #define VOICE Serial1  #define DEBUG Serial    int led_style = 0;  int led_style_vol = 0;  //int led_style_cache=0;    boolean led_sta = true;  //定义亮度  #define led_brightness  3  unsigned long led_time;  eep.h #include "Arduino.h"    //USER-----------------------------  #include <EEPROM.h>  #define EEPROM_write(address, p) {  int i = 0;  byte *pp = (byte *) & (p);  for(; i < sizeof(p); i++) EEPROM.write(address + i, pp[i]);  }  #define EEPROM_read(address, p)  {  int i = 0;  byte *pp = (byte *) & (p);  for(; i < sizeof(p); i++) pp[i] = EEPROM.read(address + i);  }    struct config_type  {      int EEPROM_led_style_vol;      int EEPROM_led_style;  };    //向EEPROM里写数据  void eeprom_WRITE()  {      config_type config;    // 定义结构变量config，并定义config的内容        config.EEPROM_led_style_vol = led_style_vol;      config.EEPROM_led_style = led_style;        EEPROM_write(0, config); // 变量config存储到EEPROM，地址0写入  }  //从EEPROM里读数据  void eeprom_READ()  {      config_type config_readback;      EEPROM_read(0, config_readback);        led_style_vol = config_readback.EEPROM_led_style_vol;      led_style = config_readback.EEPROM_led_style;  }    unsigned int freeRam ()  {      extern unsigned int __heap_start, *__brkval;      unsigned int v;      return (unsigned int) &v - (__brkval == 0 ?  (unsigned int) &__heap_start : (unsigned int) __brkval);  }   Led.h #include "arduino.h"  #include <Adafruit_NeoPixel.h>  //定义Lamp模块所用引脚  #define LED_PIN A0  //定义Lamp灯对象，控制6盏彩灯并通过A0口控制  Adafruit_NeoPixel strip =  Adafruit_NeoPixel(6, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);  //先定义8种颜色，分别是灭，红，澄，黄，绿，青，蓝，紫  uint32_t color[8] =  {      strip.Color(0, 0, 0),  strip.Color(255 / led_brightness, 0, 0),  strip.Color(255 / led_brightness, 165 / led_brightness, 0),  strip.Color(255 / led_brightness, 255 / led_brightness, 0),  strip.Color(0, 255 / led_brightness, 0),  strip.Color(0, 127 / led_brightness, 255 / led_brightness),  strip.Color(0, 0, 255 / led_brightness),  strip.Color(139 / led_brightness, 0, 255 / led_brightness)  };    uint32_t color_t[3] = //3种颜色分别为，灭，暖色，冷色  {      strip.Color(0, 0, 0),  strip.Color(255/led_brightness,137/led_brightness,18/led_brightness), strip.Color(254/led_brightness,249/led_brightness,255/led_brightness)  };  //设置全部彩灯颜色，参数c是strip.Color(int a, int b, int c)的返回值  //相当于对应颜色的编码  void colorWipe(uint32_t c)  {      for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++)  //通过循环达到控制6盏灯的效果      {          strip.setPixelColor(i, c);//设置第i个彩灯为c编码对应的颜色      }      strip.show();  }    // 输入0-255任意一个数得到对应的唯一的一种颜色  // 颜色会从红-绿->蓝->红依次渐变循环  uint32_t Wheel(byte WheelPos)  {      if(WheelPos < 85)      {          return strip.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);      }      else if(WheelPos < 170)      {          //因为WheelPos * 3在85到170的情况下会超过255，因此要先自减85          WheelPos -= 85;          return strip.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);      }      else      {          //因为WheelPos * 3在170以上的情况下会超过255，因此要先自减170          WheelPos -= 170;          return strip.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);      }  }    uint16_t i, j;  //控制6盏彩灯以彩虹方式显示颜色  void rainbowCycle(uint8_t wait)  {      if(j < 256 * 5)      {          j++;          for(i = 0; i < strip.numPixels(); i++)          {              strip.setPixelColor(i,  Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));          }          strip.show();          delay(wait);      }      else          j = 0;  } 视频