CN220290340U - 一种智能语音控制地铁运行模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能语音控制地铁运行模拟装置，包括语音识别模块、LED灯珠、控制器、OLED显示模块和LED驱动模块。语音识别模块、LED灯珠、控制器、OLED显示模块、LED驱动模块集成在一块PCB板上，LED灯珠与LED驱动模块电连接，语音识别模块、OLED显示模块、LED驱动模块分别与控制器电连接。LED灯珠为多个，用于模拟多条地铁线路走向，语音识别模块用于通过语音控制点亮一条或多条地铁线路上的LED灯珠。本模拟装置可以让学习者亲自动手在PCB上组装各种功能模块，并亲自调试，然后输出地铁运行信息的结果，从而激发学习者的学习热情，并加深对人工智能技术的理解和掌握。

Description

一种智能语音控制地铁运行模拟装置

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，具体涉及一种智能语音控制地铁运行模拟装置。

背景技术

近年来人工智能技术的持续发展，相关的应用越来越多的呈现在人们视野中，但这些应用，通常都是依靠或云端或服务器强大的数据处理能力，并籍以实时在线、高性能芯片得以实现，给学习者一种高大上、遥不可及的感觉。因此，在平时的教学实践中，以直观的、可接触的方式进行对人工智能进行认识，对于激发学习者的学习兴趣，是一种很好的方式。本实用新型以开源硬件为控制平台，采用语音识别模块，可以准确识别语音命令，通过点亮实现地铁模拟运行，并可根据语音识别结果，自动处理并显示地铁运行的相关信息。通过亲自动手组装、运行本装置，不仅可以提高学习者的动手实践能力，并能有效激发学习兴趣，更可以加深对快速发展的人工智能技术的理解。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能语音控制地铁运行模拟装置，可以帮助提高学习者的实践能力，激发学习兴趣，并进一步加深对人工智能技术的理解和掌握。

为实现上述目的，本实用新型的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，包括语音识别模块、LED灯珠、Arduino Pro Mini控制器、OLED显示模块和LED驱动模块，所述语音识别模块、所述LED灯珠、所述Arduino Pro Mini控制器、所述OLED显示模块、所述LED驱动模块集成在一块PCB板上；所述LED灯珠与所述LED驱动模块电连接，所述语音识别模块、所述OLED显示模块、所述LED驱动模块分别与所述Arduino Pro Mini控制器电连接；所述LED灯珠为多个，用于模拟多条地铁线路走向；所述语音识别模块用于通过语音控制点亮一条或多条地铁线路上的LED灯珠。

进一步地，所述语音识别模块包括话筒、控制板和喇叭，所述语音识别模块的型号为LU-ASR01。

进一步地，不同地铁线路的LED灯珠颜色不同，同一地铁线路上的LED灯珠颜色相同；换乘站均安装高亮度白光LED灯珠。

进一步地，所述OLED显示模块为1.3英寸OLED显示屏，分辨率为128X 64，具有IIC/SP工接口，驱动芯片为SSD1106。

进一步地，所述LED驱动模块型号为MAX7219。

进一步地，还包括温湿度模块，型号为DHT11，所述温湿度模块通过所述PCB板的印制导线与所述语音识别模块连接。

进一步地，还包括装饰画，所述装饰画绘制在所述PCB板上。

进一步地，还包括电源开关和USB接口。

本实用新型的有益效果是：本实用新型作为一种教学用具，通过提供一种智能语音控制地铁运行模拟装置，设置语音识别模块，提供多种语音输入方式，展现多种地铁线路的LED灯珠多种点亮模式，可快速呈现给人们有关地铁的多样化运行信息，并体现友好的人机互动；学习者可通过在PCB板上亲自组装、连接上述各功能模块，亲自调试并进行语音输入试验，以测试地铁运行的信息显示结果，可从中体会相关的人工智能技术，并学习掌握一个模拟控制系统的设计、控制及优化思路，也能够更好地激发学习者的学习热情。

附图说明

图1是本实用新型的智能语音控制地铁运行模拟装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型的智能语音控制地铁运行模拟装置的控制原理图；

图中，1-语音识别模块，2-LED灯珠，3-Arduino Pro Mini控制器，4-OLED显示模块，5-LED驱动模块，6-温湿度模块，7-电源开关，8-USB接口，9-装饰画，10-PCB板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种智能语音控制地铁运行模拟装置，包括语音识别模块1、LED灯珠2、Arduino Pro Mini控制器3、OLED显示模块4和LED驱动模块5。其中，语音识别模块1、LED灯珠2、Arduino Pro Mini控制器3、OLED显示模块4、LED驱动模块5集成在一块PCB板10上，PCB板10的尺寸为195mm*195mm。LED灯珠2通过印制导线与LED驱动模块5连接，语音识别模块1、OLED显示模块4、LED驱动模块5通过印制导线分别与Arduino Pro Mini控制器3连接。LED灯珠2为多个，用于模拟三条地铁线路走向，在每个灯珠2下面标有地铁站名。不同地铁线路的LED灯珠2显示颜色不同，同一地铁线路上的LED灯珠2颜色相同，换乘站均安装高亮度白光LED灯珠2。灯珠2选用5mm透明圆头无边高亮度灯珠，选用红色、绿色和蓝色代表三条地铁线。语音识别模块1用于通过语音控制点亮一条或多条地铁线路上的LED灯珠2，语音识别模块1包括话筒、控制板和喇叭，语音识别模块1的型号为LU-ASR01，LU-ASR01是一款支持离线语音识别的开发板，其核心是一颗专用于语音处理的人工智能芯片ASR-01，芯片内置自主研发的脑神经网络处理器BNPU，支持200条命令词以内的本地语音识别，内置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模块，集成多路UART、IIC、PWM、GPIO等外围控制接口，可以开发各类高性价比单芯片智能语音产品方案。

Pro Mini控制器3统一协调管理语音识别模块1、OLED显示模块4和LED驱动模块5。Pro Mini控制器3的控制及管理功能通过串行接口实现：Pro Mini控制器3通过UART串行口与语音识别模块1相连接，通过IIC串行口与OLED显示模块4相连接，通过SPI串行口与LED驱动模块5相连接。

OLED显示模块4为1.3英寸OLED显示屏，分辨率为128X 64，具有IIC/SP工接口，驱动芯片为SSD1106。LED驱动模块5型号为MAX7219，MAX7219是串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段(包括小数点共8段)数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二极管。芯片具有10MHz传输率的三线串行接口，可与任何微处理器相连。

本装置还包括温湿度模块6，型号为DHT11，温湿度模块6通过PCB板10的印制导线与语音识别模块1连接。

装置上还设置装饰画9，装饰画9为多个，绘制在PCB板10上。装饰画9上可以绘制城市山脉、湖泊、建筑物等著名地标。本模拟装置还包括电源开关7和USB接口8。

本模拟装置的工作原理如下：

(1)、初始化。装置电源开关7闭合，系统自动完成初始化：控制器3复位，语音识别模块1、LED显示模块4等功能模块完成初始设置。

(2)、等待唤醒状态。初始设置完成后，装置进入等待唤醒状态，只有语音输入预先设定的唤醒词，装置才能被唤醒，进入等待接收命令词状态。本实施例中，共设计了四种命令词，对应四种不同运行模式。

(3)、装置运行状态。不同的命令词，对应不同的操作，实现不同的运行模式。

模式一：逐线点亮模式，采用的命令词为：“进入逐线点亮模式”，语音模块回报“收到，逐线点亮模式已启动”，如图1中，三条模拟地铁线路，从第一条线开始，按照自左而右，由上至下的顺序逐站点亮，每个LED灯珠亮1秒，然后熄灭。

模式二：同时点亮模式，命令词为：“进入同时点亮模式”，语音模块回报“收到，同时点亮模式已启动”，三条模拟地铁线路，同样按照自左而右，由上至下的点亮顺序逐站点亮；每个LED灯珠亮1秒，然后熄灭。与逐线点亮模式不同的是三条线同时开始点亮LED灯珠。

模式三：行车模式，命令词为：“进入行车模式”，语音模块回报“收到，行车模式已启动”)，与模式二(同时点亮模式)类似，三条线路同时点亮，区别在于已点亮的站点LED灯珠2不再熄灭。

模式四：智能导航模式，该模式下，新增2个子命令词分别用于识别起始站和目的站。命令词为：“进入智能导航模式”，语音模块回报“收到，智能导航模式已启动，请问你在哪里？”，子命令词“我在XXXX”,语音模块回报“收到，请问你要去哪里？”；子命令词“去XXXX”,语音模块回报“收到，该站位于……”，装置根据语音识别的起始站和目的站，自动逐个点亮二者之间的LED灯珠2，同时自动在OLED屏上显示自起始站至目的站的乘车站数、换乘次数及乘车时间等信息。

(4)、温湿度播报，语音输入相关命令词，命令词为：“播报当前温湿度”，语音模块回报“当前温度XXXX，湿度XXXX”，则播报当前温湿度。此功能没有专门的工作模式，可以在四种不同运行模式中的任意一种模式下工作，并且可以随时插入执行，不影响原来状态下的运行顺序。

上述模拟装置通过设置上述各种功能模块，可以让学习者认识各种功能模块的类型、参数，并亲自组装、测试，并通过语音识别模块，进行地铁模拟线路的点亮及控制，使学习者对于语音识别等人工智能技术有感性的认识和体验，从而激发他们的学习兴趣，同时对相关知识的教学工作也是一种很好的推动。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下可以做出的各种变化，都处于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，包括语音识别模块(1)、LED灯珠(2)、Arduino Pro Mini控制器(3)、OLED显示模块(4)和LED驱动模块(5)；其中，所述语音识别模块(1)、所述LED灯珠(2)、所述Arduino Pro Mini控制器(3)、所述OLED显示模块(4)、所述LED驱动模块(5)集成在一块PCB板(10)上；所述LED灯珠(2)与所述LED驱动模块(5)电连接，所述语音识别模块(1)、所述OLED显示模块(4)、所述LED驱动模块(5)分别与所述Arduino Pro Mini控制器(3)电连接；所述LED灯珠(2)为多个，用于模拟多条地铁线路走向；所述语音识别模块(1)用于通过语音控制点亮一条或多条地铁线路上的所述LED灯珠(2)。

2.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，所述语音识别模块(1)包括话筒、控制板和喇叭，所述语音识别模块(1)的型号为LU-ASR01。

3.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，不同地铁线路的所述LED灯珠(2)颜色不同，同一地铁线路上的LED灯珠(2)颜色相同；换乘站均安装高亮度白光的所述LED灯珠(2)。

4.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，所述OLED显示模块(4)为1.3吋OLED显示屏，分辨率为128X 64，具有IIC/SP工接口，驱动芯片为SSD1106。

5.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，所述LED驱动模块(5)型号为为MAX7219。

6.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，还包括温湿度模块(6)，型号为DHT11，所述温湿度模块(6)通过所述PCB板(10)的印制导线与所述语音识别模块(1)连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，还包括装饰画(9)，所述装饰画(9)绘制在所述PCB板(10)上。

8.根据权利要求1所述的一种智能语音控制地铁运行模拟装置，其特征在于，还包括电源开关(7)和USB接口(8)。