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案例十二:语音识别风扇

案例简介

制作一个语音识别风扇,通过语音控制风扇风速、摇头、开启、停止等功能。

教学准备

名称图示
哪吒Pro AI机械动力套装

教学目标

完成语音识别风扇的搭建,掌握风扇模块、摇头机构与语音识别传感器的组装与连接方法,实现通过语音控制风扇的开启、关闭、风速调节和摇头。

理解语音识别传感器 “指令接收与解析” 的功能,认识语音指令与风扇动作的关联,学会编程设置不同语音指令对应的风扇状态。

在调试语音识别灵敏度、风扇风速参数的过程中,培养动手能力、编程逻辑和问题解决能力,学会优化语音识别的准确性(如减少误识别)。

激发对智能家电技术的兴趣,感受 “语音交互” 的便捷性,建立 “科技让生活更智能” 的认知。

故事导入

带着能量水晶返回时正值正午,太阳烤得金属地面发烫,众人的额头上全是汗珠。“快启动‘风语’风扇!” 向导机器人阿极指着路边的降温装置,“它能听语音指令工作,说‘打开风扇’就转,说‘调大风速’就加快,可现在怎么喊都没反应。”​ 孩子们对着风扇的麦克风喊:“打开!” 扇叶纹丝不动。阿极检查后发现语音模块的接线松了:“就像人耳朵里塞了棉花听不清话,得让它重新‘听见’指令。赶紧修好它,不然没等赶到机房,我们就要中暑啦!”

学习探究

语音识别传感器需要在什么环境下(如安静、无噪音)才能准确识别指令?噪音环境中,如何通过优化指令(如缩短指令、提高音量)提高识别率?

尝试设置多组语音指令(如 “打开风扇”“风扇一档”“风扇摇头”),编程时如何确保传感器 “区分” 不同指令(如避免 “打开” 和 “摇头” 混淆)?

如果风扇只能识别部分指令(如能识别 “打开”,不能识别 “关闭”),可能是哪些原因导致的?(如指令编程错误、传感器接线松动)

对比语音识别风扇与普通按键风扇、遥控风扇的使用体验,语音控制在哪些场景(如双手忙碌时)更有优势?

搭建步骤

硬件连线

将语音识别传感器连接到哪吒Pro扩展板的IIC接口,将智能电机连接到哪吒Pro扩展板的M2接口,将风扇模块连接到哪吒Pro扩展板的J1接口。

代码编程

进入“makecode.microbit.org”,点击新建项目

在弹出窗口输入项目名称并点击创建

点击代码抽屉中的扩展

在弹出界面输入nezha pro并点击搜索图标,在显示nezha pro软件库后点击。同样的方式加载PlanetX软件库。

示例程序

程序链接:https://makecode.microbit.org/_Uhz0mRDaV1Cy

你也可以通过以下网页直接下载程序。

下载程序

使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。

连接成功后,电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。

点击左下角的,选择Connect Device

点击

点击

在弹出窗口选择 BBC micro:bit CMSIS-DAP,然后选择连接,至此,我们的 micro:bit 就已经连接成功。

点击下载程序

案例演示

开启电源后,根据语音控制风扇开始运行。

Start device 启动风扇(默认档位一) Turn off device 关闭风扇 Raise a level 增加一档 Lower a level 降低一档 Keep going 摇头 Pause 停止摇头

扩展知识

  1. 语音识别的基本流程:语音识别传感器先将人类语音转换成电信号,再通过内置算法提取语音特征,与预设的指令库对比,最后输出控制信号(如让风扇动作),本案例简化了这一流程,聚焦 “指令与动作的关联”。
  2. 智能音箱的语音交互:语音识别风扇的技术与智能音箱(如小爱同学、天猫精灵)类似,只是智能音箱能处理更复杂的指令(如 “播放音乐”“查询天气”),并通过联网实现更多功能,体现了语音识别技术的扩展性。
  3. 语音识别的抗噪音技术:为了解决噪音环境中的识别问题,工程师会采用 “降噪算法”(过滤环境噪音)、“麦克风阵列”(多麦克风定位语音来源)等技术,未来的语音识别设备会更适应复杂环境。