1.2设计的意义
在现代人快节奏生活中，微波炉已成为便捷生活的一部分，为人们节省了时间，为社会节约了能源．随着控制技术和智能技术的发展。微波炉也向着智能化、信息化发展．除了可以实现常规解冻，烹调．烘烤三项基本功能外，又进行了创新设计，增加了温度涮量和压力测量，定时，防微波泄漏检测，自定义烹调，程序烹调等功能。采用数码显示工作状态和时闻，预留液晶显示端口，显示更直观更人性化． 微波炉是一种用微波加热的现代化烹调灶具，它由电源、磁控管、控制电路和烹调腔组成。其中，微波炉控制器部分完成和工作状态之间的切换功能。虽然现今之微波炉的功能巳大大不同与以前。也由于此，更多的控制按键及不同要求的屏幕出现以配合不同的要求。系统的操作变得更烦琐。在市场上有些高档次的微波炉用了非常复杂的温度感应器加上高准及高灵敏度的湿度控制器，这类产品使生产成本大为提高, 同时软件结构变得更加复杂直接影响系统的稳定性。
然而语言是人类传递信息的主要手段，语音识别技术是目前世界上最热门和最具发展前景的新型信息技术之一。采用语音识别作为人机接口的设备能够具有简便、快捷、灵活的优点，其在军事、民用和商业领域都发挥了巨大的作用，并在未来一定会成为新一代操作系统的接口。语音控制技术在声控汽车、智能家电操作、自动导航、自动售票系统和智能玩具等方面有着广泛的应用。本文以嵌入式微处理器为核心，采用ICRoute公司的高性能LD3320语音识别芯片和相关控制电路，设计实现了微波炉的语音控制系统。由于LD3320芯片集成了语音识别处理器和外部电路，包括AD和DA转换器、麦克风、声音输出等接口，且不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等。在现有的产品中直接集成即可实现语音识别声控，人机对话功能，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的，因而满足了小体积、低功耗和可通用的要求，因而本声控系统有着广泛的应用前景。
本课题把语音识别模块内嵌到微波炉中，设计出一种语音识别控制微波炉。用户只需用简单, 人性化的语音指令告诉微波炉-它要执行的任务之后它就愉快地帮主人完成系统操作。
二、设计任务与要求
2.1设计路线
本项目详细分析微波炉控制器的原理和组成结构，设计一个语音识别控制的具有定时和信息显示功能的微波炉控制器。微波控制器系统可由以下五个电路模块组成：语音识别控制模块：其功能是识别微波炉工作过程中语音指令并执行操作；显示模块：其功能是显示各种工作模式、微波炉火力档的设定、预约时间和工作时间等等图文复杂的信息；语音电路模块，其功能是在按键模式工作时，芯片可以通过 LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定 4 种提示音效； 计时电路，其功能是对时钟进行减法计数，提供烹调完成时的状态信号；显示译码电路，其功能是显示微波炉控制器的各状态信息。
2.2设计方案
设计一个语音识别控制的具备定时和信息显示功能的微波炉控制器。 要求：
（1） 该微波炉控制器能够在任意时刻取消当前工作，复位为初始状态。
（2）可以根据需要设置烹调时间的长短，系统最长的烹调时间为 59 分 59 秒；开始烹调后能 够显示剩余时间的多少。 （3） 显示微波炉控制器的烹调状态。
（4） 语音通过语音识别芯片和单片机的结合，实现输出控制，实现语音控制微波炉各种操作。
（5） 设计适当的外围电路，实现微波炉系统功能。
2.3实现功能
（1） 语音识别菜单功能：识别微波炉工作过程中语音指令并执行操作。例如：语音输入命令：“上”、“下”、“左”、“右”、“确定”、“返回”可语音识别控制液晶显示屏选择对应的模式，确定烹饪模式和火力大小，调节定时并开始微波。
（2） 烹饪功能：烹饪模式有几种可选：有烧烤、解冻、汤类、蒸菜模式，同时人性化的增加了自定义模式，可自行选择适合的模式进行微波。可通过语音识别或加、减按键和确定键来对时间进行设置或预约，首先是对时间的设置，按确定键再对分进行设置，接着对秒进行设置，每次设置完就要按一次确定键，以完成对时间的设置。时间设置完毕返回等待系统开始烹饪。
（3） 火力调节功能：火力模式有对应的烹饪模式中有固定的火力大小，也可自定义选择火力大小。固定的烹饪模式的火力大小有：烧烤模式6档火力、解冻模式3档火力、汤类模式7档火力、蒸菜模式5档火力。可通过语音识别或加、减键来设置烹饪时间，最高是8档，最低是1档，流程同预约时间的设置相同，时间设置完毕就直接开始烹饪 （4） 液晶显示功能：液晶显示屏使用12864显示屏，液晶显示子程序显示各模式的工作状态，如显示火力模式、烹饪模式、预约时间和烹饪时间、也可显示“作者名”和“欢迎使用 语音控制微波炉系统”。液晶显示器采用的是并行通讯的工作方式。 （5） 定时服务功能：程序检测系统是否开始烹饪，当系统已经进入烹饪状态，定时服务子程序开始工作，首先通过按键扫描判断预约时间标志按键是否被按下，当有按键按下进入预约时间的定时服务，如果没有按键按下，直接进入烹饪时间的定时服务。各固定烹饪模式的定时时间为烧烤模式定时十分钟、解冻模式定时五分钟、汤类模式定时一分三十秒、蒸菜模式定时八分钟。
三、总体方案论证与比较
3.1芯片选择
方案一：采用数字逻辑芯片
本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统的成本就会急剧上升〔相对于方案二〕。因此，本设计并未采用这种方案。
方案二：采用单片机作为整个控制系统的核心
鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，我们的设计采用了P89V51RB2FN单片机作为主控制器，AT89C52 是一款微控制器，包含16kB Flash 和256 字节的数据RAM ，3 个16 位定时器计数器，8 个中断源，4 个中断优先级，2 个DPTR 寄存器[3]；主要负责系统的控制与协调工作。具体方案如下：首先，利用单片机检测各种模拟信号，通过接收键盘送来的命令，确认功能设置，实现数据装入和实时监控，其次，根据CPU发出的信号控制语音播报、显示等功能，用软件实现系统定时功能，节省了硬件成本的开销。这样的设计使安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间，综合考虑以上因素。
我们采用了方案二，本方案的基本原理如图1所示，控制系统的原理图见附录。
3.2 语音识别模块选择
语音识别模块选用LD3320语音识别模块（图2），该模块有16个单片机IO口，其中有一组8位IO扩展接口、1个定时器、1个外部中断，可做为单片机最小系统实现控制功能，可配套其他单片机也可独自完成工作。LD3320芯片（图3）是一款“语音识别”专用芯片，由ICRoute公司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些
外部电路，包括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片在设计上注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别声控人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。
图2 语音识别模块 图3 语音识别芯片
3.2.1 功能介绍
（1）通过ICRoute公司特有的快速而稳定的优化算法，完成非特定人语音识别。不需要用户事先训练和录音，识别准确率95%。
（2）不需要外接任何辅助的Flash芯片，RAM芯片和AD芯片，就可以完成语音识别功能。真正提供了单芯片语音识别解决方案。
（3）每次识别最多可以设置50项候选识别句，每个识别句可以是单字，词组或短句，长度为不超过10个汉字或者79个字节的拼音串。另一方面，识别句内容可以动态编辑修改，因此可由一个系统支持多种场景。
（4）芯片内部已经准备了16位AD转换器、16位DA转换器和功放电路，麦克风、立体声耳机和单声道喇叭可以很方便地和芯片管脚连接。立体声耳机接口的输幽功率为20mW，而喇叭接口的输出功率为550mW，能产生清晰响亮的声音。