Sistema de automatización del hogar basado en reconocimiento de voz
Sistema de automatización del hogar controlado por voz con microcontrolador 8051
Automatización del hogar basada en el reconocimiento de voz
Con la evolución de los dispositivos inteligentes y varias tecnologías de comunicación inalámbrica, ahora es posible aprovechar estas técnicas para obtener los mejores beneficios posibles para los seres humanos. Uno de esos beneficios implica el control de los electrodomésticos independientemente de la distancia, ahorrando tiempo y energía. Este control inteligente de los electrodomésticos es lo que conocemos como Home Automation igual que la automatización industrial.
Si bien existen varias técnicas como comunicaciones inalámbricas, Internet de las cosas (IoT), método de reconocimiento de voz, aquí vamos a tener una pequeña idea sobre cómo podemos usar Reconocimiento de voz para fines de domótica . 
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Antes de eso, tengamos un conocimiento teórico sobre el reconocimiento de voz.
Reconocimiento de voz
El reconocimiento de voz implica la recepción e interpretación de cualquier dictado lingüístico, por una máquina o un programa. Es el proceso de reconocer el habla humana y decodificarlo en forma de texto.
Básicamente implica la conversión de ondas sonoras analógicas (vibraciones en el aire causadas por palabras pronunciadas por seres humanos) en señales digitales, que se decodifican en palabras apropiadas y, finalmente, en oraciones.
Un sistema de reconocimiento de voz generalmente consta de un dispositivo de captura de voz (básicamente un micrófono y un convertidor analógico a digital, que muestrea y digitaliza las señales de sonido analógicas), un procesador de señal digital ( DSP) (que procesa la señal digital para convertirla del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, a fin de conservar la información original), un sistema de almacenamiento de señal preprocesada (una tarjeta de memoria para realizar otras tareas), patrones de voz predefinidos, almacenados en la memoria como referencia para la coincidencia y un algoritmo de coincidencia de patrones para comparar la señal de voz entrante con el patrón de voz de referencia.
Cabe destacar que un ser humano normal puede producir habla a una velocidad de 10 sonidos por segundo y la velocidad de información requerida es de 50 bits por segundo en la señal de voz. Esta señal acústica se convierte en señal eléctrica mediante el micrófono, y la señal analógica se convierte en señal digital.
Dado que esta señal digital convertida en el dominio del tiempo se muestrea a 16000 veces por segundo, no es adecuada para ubicar los patrones de voz. Por lo tanto, se convierte al dominio de frecuencia utilizando la técnica Fast Fourier Transform (FFT). Esta técnica consiste en analizar el componente cada 1/100 de segundo y calcular el espectro de frecuencia de cada componente.
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Cada uno de esos gráficos o espectros de frecuencia representa los segmentos de sonidos emitidos por el dictador del discurso. La computadora o un controlador hace coincidir el segmento de voz desconocido con la fonética almacenada del idioma.
Esta coincidencia de patrones se puede realizar utilizando un enfoque fonético acústico (utilizando el modelo oculto de Markov, en el que el segmento de voz se compara con el fonema según su probabilidad), enfoque de reconocimiento de patrones (desconocido patrón de voz comparado con el patrón de voz de referencia determinando la distancia entre las señales) y el enfoque de Inteligencia Artificial (basado en la utilización de fuentes de conocimiento básico).
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El modelo propuesto de domótica controlada por voz
Aquí hemos intentado construir un pequeño sistema domótico basado en reconocimiento de voz mediante comunicación inalámbrica entre dos microcontroladores 8051 .
Descargo de responsabilidad:El circuito transmisor y receptor que se presenta aquí es teórico y no se ha probado en la práctica. Hemos utilizado Multisim que no tiene el modelo de simulación para HM2007 ni ningún modelo de comunicación. Por lo tanto, la simulación adecuada para el sistema no podría ser posible.
El sistema involucra el procesamiento del comando de voz, del usuario (en la entrada del micrófono) por el IC de reconocimiento de voz, transmisión y recepción de la señal usando módulos de comunicación, controlados por el microcontrolador El microcontrolador en la recepción controla el encendido de la bombilla, según el comando de voz correcto del sistema transmisor.
Ahora, tengamos una breve idea de cómo funcionaría el sistema. 
Figura 2:Placa de reconocimiento de voz HM2007
El corazón del sistema de reconocimiento de voz incluye el IC HM2007, que es un IC de 48 pines que proporciona la función de reconocimiento de voz. Funciona en modo Manual o CPU. Puede reconocer hasta 20 palabras, cada una con una duración de 1,92 segundos y funciona de 9 a 15 voltios CC. Aquí podemos usar el modo manual para HM2007.
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Diagramas de circuitos del sistema de automatización del hogar con reconocimiento de voz
Sección del transmisor 
Sección del receptor 
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Funcionamiento del Sistema
1 . El usuario da una entrada de voz al pin MICIN de HM2007 IC, a través de un micrófono.
2 . El pin RDY del IC estará en estado BAJO activo, lo que indica que está listo para fines de entrenamiento.
3 . El usuario presiona "1" en el teclado y luego la tecla "ENTRENAR", antes de decir la palabra objetivo (ya sea "ENCENDIDO" o "APAGADO")
4 . El pin de habilitación de memoria (ME), conectado al pin correspondiente de la SRAM externa, que almacena la señal de datos de 8 bits correspondiente al número
5 . Una vez que se detecta la entrada de voz, el pin RDY pasa a ALTO y el IC inicia el proceso de reconocimiento.
6 . El resultado del proceso de reconocimiento se transmite a través del bus de datos al microcontrolador 8051.
7 . El microcontrolador (denominado uC1) transmite la señal de datos a través del módulo de comunicación.
8 . En el extremo del receptor, el microcontrolador (llamado uC2) recibe la entrada de datos y la compara con el comando almacenado. Una vez que ambos datos coinciden, se opera el relé (según el comando dado). Si los datos no coinciden, el microcontrolador retransmite una señal de error.
9 . El microcontrolador uC1 recibe esta señal de error e interrumpe el proceso en curso y muestra la información del error en la pantalla de cristal líquido (LCD) conectada.
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Limitaciones del sistema de reconocimiento de voz
1 . El sistema no puede aceptar palabras habladas continuas debido a la superposición y, por lo tanto, debe haber un silencio o una pausa entre dos palabras consecutivas. Por lo tanto, solo serían factibles palabras aisladas.
2 . El sistema es un sistema dependiente del hablante. Demasiados oradores hablando simultáneamente daría como resultado la superposición de las señales y las interrupciones.
3 . También hay una limitación en el tamaño del vocabulario. Los idiomas con mucho vocabulario son difíciles de usar en comparación con los idiomas con poco vocabulario, ya que las posibilidades de tener palabras ambiguas son menores.
Independientemente de las limitaciones anteriores, este sistema de control de electrodomésticos mediante el método de reconocimiento de voz sería ventajoso teniendo en cuenta el hecho de que ahorra tiempo y proporciona seguridad.
He presentado un modelo pequeño que representa la automatización del hogar basada en el reconocimiento de voz, mientras que a gran escala dicho sistema, una vez construido a gran escala, puede usarse para varias aplicaciones.
Cualquier otra idea sobre el control de electrodomésticos mediante el reconocimiento de voz es bienvenida en la sección de comentarios a continuación.
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