arduino 語音音箱：語音控制、MP3播放、報時、回復溫濕度情況

效果圖

線路圖

包裝后的效果

功能

需要材料

arduino板
MP3播放模塊及喇叭
時鍾模塊
溫濕度模塊
語音識別模塊
面包板及其他線材、電阻
TF卡（用於儲存音頻）

原理

通過語音識別模塊對使用者的語音指令進行與設置的指令匹配，匹配成功調用MP3模塊播放對應音樂。
因為MP3播放需要一定的delay，但是由於系統自帶的delay會阻塞arduino的操作，因此需要將大的延遲拆分成許多小塊，每執行一個小塊，就調用一次語音識別模塊，使其能在有指令后能快速反應。
MP3模塊的使用需要按指定格式，例如文件名需要按照指定格式命名。中間有部分音頻做為音箱的人機交互的對話。

理論知識

Arduino是一個基於開放原始碼的軟硬件平台，可用來開發獨立運作、並具互動性的電子產品，也可以開發與PC相連的周邊裝置，同時能在運行時與PC上的軟件進行交互。為了測量正弦波電壓有效值，首先我們設計了單電源供電的半波整流電路，並進行整流濾波輸出，然后選擇了通過Arduino設計了讀取電壓有效值的程序，並實現使用此最小系統來測量和顯示電壓有效值。在頻率和直流電壓幅度限定在小范圍的情況下，最小系統的示數基本和毫伏表測量的值相同。根據交流電壓有效值的定義，運用集成運放和設計的Arduino最小系統的結合，實現了運用少量元器件對交流電壓有效值的測量。

實驗目的

在很多人眼里依舊是新潮玩意的智能音箱，往往具備智能家居聲控中心和個人助理兩大核心功能。通過智能音箱可以實現對家居中的智能電器進行聯網和語音控制，同樣也可完成日常安排、訂餐廳、叫車、閱讀、翻譯、通話等類似個人助理的功能。智能音箱的優勢在於其能夠通過語音實現“隔空操作”，在人們不方便使用手機或其他電子設備時提供幫助。

智能音箱首先承載的功能是音樂播放，其次是聯網智能，因此，音樂娛樂市場的繁榮程度是音箱普及的前提條件。

通過智能音箱可以控制智能燈泡、窗簾、安全監控等智能家居產品，因此未來智能音箱的普及將大大提升家庭語音交互的使用頻率，從而帶動智能家居行業進入實質性發展階段。

主要功能

1、開機語音：歡迎使用語音音箱；

2、詢問溫濕度情況：她會及時做出反應，播報當前溫度和濕度；

3、命令隨機：會隨機播放任何一首音樂，TF里共存儲20首音樂；

4、命令暫停：暫停當前正在放的音樂；

5、命令繼續，繼續播放已暫停的歌；

6、加大/降低音量：在播放過程中，可以用語音控制加大或者調低音量；

7、上一首/下一首：切換前一首或下一首歌曲。

前期准備知識

C語言

Arduino使用C/C++編寫程序，雖然C++兼容C語言，但這是兩種語言，C語言是一種面向過程的編程語言，C++是一種面向對象的編程語言。早期的Arduino核心庫使用C語言編寫，后來引進了面向對象的思想，目前最新的Arduino核心庫采用C與C++混合編寫而成。

通常我們說的Arduino語言，是指Arduino核心庫文件提供的各種應用程序編程接口（Application Programming Interface，簡稱API）的集合。這些API是對更底層的單片機支持庫進行二次封裝所形成的。例如，使用AVR單片機的Arduino的核心庫是對AVR-Libc（基於GCC的AVR支持庫）的二次封裝。

傳統開發方式中，你需要厘清每個寄存器的意義及之間的關系，然后通過配置多個寄存器來達到目的。

代碼

//引入依賴
#include <LiquidCrystal.h>
#include <ld3320.h>

#include <stdlib.h>

#include <SoftwareSerial.h>    //軟串口頭文件名
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h> //MP3頭文件名

#include <Wire.h>
#include <RTClib.h>
#include <DHT.h>
#include <DHT_U.h>

#define DHTPIN 14
#define DHTTYPE DHT11
#define Led A1
#define MP3GO A3

void showTimeAndDHT();
void play();
void defa();
int recoderRun();
int myDelay(int t);
int random_play();
int getRandom();

RTC_DS1307 RTC;
VoiceRecognition Voice;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

byte heart[8] = {0b00100, 0b01000, 0b11000, 0b11111, 0b00011, 0b00010, 0b00100, 0b00000};
int theVo = 25;

// 初始化針腳
const int rs = 3, en = 5, d4 = 6, d5 = 7, d6 = 8, d7 = 10;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

int myDelay(int t)
{
  int c = 0;
  c = t / 100;
  for (int i = 0; i < c; i++)
  {
    delay(100);
    if (!recoderRun())
      return 0;
  }
  return 1;
}

int getRandom()
{
  int i = 30;
  randomSeed(RTC.now().second());
  i = random(53);
  while ((i >= 0 && i <= 10) || (i >= 21 && i <= 29))
  {
    i = random(53);
  }
  return i;
}

int random_play()
{
  int i = 30;
  i = getRandom();
  mp3_play(i);
  // if (!myDelay(300000))
  //   return 0;
  delay(5000);
  while(1)
  {
    if(!myDelay(1500)) return 0;
    if(digitalRead(MP3GO) == HIGH)
    {
      i = getRandom();
      mp3_play(i);
    }
  }
  return 1;
}

void setup()
{

  // 設定LCD 的行列數目(2 x 16)
  pinMode(MP3GO, INPUT);

  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  RTC.begin();
  RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

  lcd.createChar(1, heart);
  lcd.write(1);
  //Serial.println(F("DHTxx test!"));
  dht.begin();

  Serial.begin(9600);     //串口波特率，9600
  mp3_set_serial(Serial); //定義MP3串口為Arduino串口。
  mp3_set_volume(theVo);  //設置音量。

  Voice.init();                     //初始化VoiceRecognition模塊
  Voice.addCommand("kai deng", 0);  //添加指令，參數（指令內容，指令標簽（可重復））
  Voice.addCommand("guan deng", 1); //添加指令，參數（指令內容，指令標簽（可重復））
  Voice.addCommand("xia yi shou", 2);
  Voice.addCommand("shang yi shou", 3);
  Voice.addCommand("zhan ting", 4);
  Voice.addCommand("ji xu", 5);
  Voice.addCommand("ting zhi", 6);
  Voice.addCommand("sui ji yin yue", 7);
  Voice.addCommand("xian zai shi jian", 8);
  Voice.addCommand("wen shi du qing kuang", 9);
  Voice.addCommand("xian zai wen shi du", 10);
  Voice.addCommand("jia da yin liang", 11);
  Voice.addCommand("jiang di yin liang", 12);
  Voice.addCommand("bo fang yin yue ba", 13);
  Voice.addCommand("guan ji",14);

  Voice.start(); //開始識別

  pinMode(Led, OUTPUT);   //初始化LED引腳為輸出模式
  digitalWrite(Led, LOW); //LED引腳低電平

  //showTimeAndDHT();
  defa();
  play();
}

void showTimeAndDHT()
{
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.write(1);
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  float hic = dht.computeHeatIndex(t, h, false);
  lcd.print('T');
  lcd.print(':');
  lcd.print(hic);
  lcd.print(' ');
  lcd.print('H');
  lcd.print(':');
  lcd.print(h);
  lcd.print(' ');
  lcd.setCursor(0, 1);
  DateTime now = RTC.now();
  lcd.print(now.year());
  lcd.print('/');
  lcd.print(now.month());
  lcd.print('/');
  lcd.print(now.day());
  lcd.print(' ');
  lcd.print(now.hour());
  lcd.print(':');
  lcd.print(now.minute());
}

void play()
{
  mp3_play(23);
  delay(2000);
}

int whatTH()
{
  int h = 0, m = 0, hic = 0, t = 0;
  if (!myDelay(1000))
    return 0;
  mp3_stop();
  showTimeAndDHT();
  t = dht.readTemperature();
  h = (int)dht.readHumidity();
  hic = (int)dht.computeHeatIndex(t, h, false);
  mp3_stop();
  mp3_play(26);
  if (!myDelay(2000))
    return 0;
  if (t / 10 > 0)
  {
    mp3_play(t / 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (t % 10 != 0)
  {
    mp3_play(t % 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (t == 0)
  {
    mp3_play(2);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(4);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (!myDelay(1000))
    return 0;
  mp3_play(24);
  myDelay(800);
  if (h / 10 > 0)
  {
    mp3_play(h / 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (h % 10 != 0)
  {
    mp3_play(h % 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  mp3_stop();
  defa();
  Voice.read();
  return 1;
};

int whatTime()
{
  int h = 0, m = 0, hic = 0, t = 0;
  showTimeAndDHT();
  mp3_stop();
  if (!myDelay(1000))
    return 0;
  mp3_play(25);
  if (!myDelay(2000))
    return 0;
  h = (int)RTC.now().hour();
  if (h / 10 > 0)
  {
    mp3_play(h / 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (h % 10 != 0)
  {
    mp3_play(h % 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (h == 0)
  {
    mp3_play(2);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(4);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  mp3_play(21);
  if (!myDelay(600))
    return 0;
  m = (int)RTC.now().minute();
  if (m / 10 > 0)
  {
    mp3_play(m / 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
    mp3_play(10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (m % 10 != 0)
  {
    mp3_play(m % 10);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  if (m != 0)
  {
    mp3_play(22);
    if (!myDelay(600))
      return 0;
  }
  mp3_stop();
  defa();
  Voice.read();
  return 1;
}

int recoderRun()
{
  int h = 0, m = 0, hic = 0, t = 0;
  switch (Voice.read()) //判斷識別
  {
  case 0: //若是指令“kai deng”
    //digitalWrite(Led, HIGH);                //點亮LED
    break;
  case 1: //若是指令“guan deng”
    //digitalWrite(Led, LOW); //熄滅LED
    break;
  case 2:
    //mp3_stop ();
    mp3_play(28);
    delay(2500);
    Voice.read();
    if (!random_play())
      return 0;
    break;
  case 3:
    //mp3_stop ();
    mp3_prev();
    break;
  case 4:
    mp3_pause();
    break;
  case 5:
    mp3_play();
    //mp3_random_play();
    break;
  case 6:
    mp3_stop();
    break;
  case 13:
  case 7:
    mp3_play(29);
    delay(2500);
    Voice.read();
    if (!random_play())
      return 0;
    break;
  case 8:
    whatTime();
    defa();
    break;
  case 9:
  case 10:
    whatTH();
    defa();
    break;
  case 11:
    theVo += 2;
    mp3_set_volume(theVo);
    break;
  case 12:
    theVo -= 2;
    mp3_set_volume(theVo);
    break;
  case 14:
    Voice.reset();
  default:
    return 1;
    break;
  }
  delay(100);
  return 0;
}

void defa()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.write(1);
  lcd.print("Intellgent MP3");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("la la la ~");
}

void loop()
{
  recoderRun();
}