描述

在我之前的項目中，我展示了如何使用Arduino板和BitVoicer 服務器控制幾個 LED 。在這個項目中，我會讓事情變得更復雜一些。我還將使用Arduino DUE數模轉換器 (DAC)合成語音。如果您沒有 Arduino DUE，您可以使用其他 Arduino 板，但您需要一個外部 DAC 和一些額外的代碼來操作 DAC（BVSSpeaker庫不會幫助您）。

在下面的視頻中，您可以看到我還讓 Arduino 播放一首小曲并讓 LED 像鋼琴鍵一樣閃爍。對不起我的鋼琴技巧，但這是我能做的最好的:)。LED 實際上以與真正的 C、D 和 E 鍵相同的順序和時間閃爍，因此如果您周圍有鋼琴，您可以跟隨 LED 并演奏相同的歌曲。這是來自一個甚至不復存在的老零售商 (Mappin) 的叮當聲。

將執行以下程序將語音命令轉換為 LED 活動和合成語音：

• 1. Sparkfun Electret Breakout板將捕獲并放大音頻波；

• 2.放大的信號將在Arduino中使用其模數轉換器（ADC）進行數字化和緩沖；

• 3. 音頻樣本將通過 Arduino 串口流式傳輸到 BitVoicer Server；

• 4. BitVoicer Server 將處理音頻流并識別其中包含的語音；

• 5. 識別的語音將被映射到預定義的命令，這些命令將被發送回 Arduino。如果其中一個命令是合成語音，BitVoicer Server 將準備音頻流并將其發送到 Arduino；

• 6. Arduino 將識別命令并執行適當的操作。如果接收到音頻流，它將被排入BVSSpeaker類并使用 DUE DAC 和DMA播放。

• 7. SparkFun 單聲道音頻放大器將放大 DAC 信號，以便驅動 8 歐姆揚聲器。

材料清單：

• Arduino到期：~U$ 50.00

• Sparkfun駐極體麥克風突破：7.95美元

• SparkFun 單聲道音頻放大器突破：7.95 美元

• BitVoicer 服務器 1.0 ：9.90 美元

• 8 歐姆揚聲器：~U$ 2.00

• 面包板：~U$ 10.00

• 3 個 LED：~U$ 1.00

• 3 x 330 Ohm 電阻器：~U$ 0.75

• 跳線：~U$ 0.50

第 1 步：接線

第一步是將 Arduino 和面包板與組件連接起來，如下圖所示。我不得不在揚聲器下方放置一個小橡膠，因為它會振動很多，沒有橡膠，音頻質量會受到很大影響。

?

?

?

?

?

1 / 4 ? Fritzing 示意圖

?

在這里，我們與我之前的項目有一個很小但很重要的區別。大多數 Arduino 板在 5V 下運行，但 DUE 在 3.3V 下運行。因為我在 3.3V 下運行 Sparkfun Electret Breakout 得到了更好的結果，如果您使用 5V Arduino 板，我建議您在 3.3V 引腳和 AREF 引腳之間添加一個跳線。DUE 已經使用 3.3V 模擬參考，因此您不需要跳線到 AREF 引腳。實際上，DUE 上的 AREF 引腳通過電阻橋連接到微控制器。要使用 AREF 引腳，電阻 BR1 必須從 PCB 上拆焊。

第 2 步：將代碼上傳到 Arduino

現在您必須將以下代碼上傳到您的 Arduino。為方便起見，本文底部的附件部分也提供了 Arduino 草圖。在上傳代碼之前，您必須將 BitVoicer 服務器庫正確安裝到 Arduino IDE（導入 .zip 庫）。

Arduino 草圖：BVS_Demo2.ino

這個草圖有七個主要部分：

• 庫引用和變量聲明：前四行包括對BVSP 、BVMic 、BVSSpeaker和 DAC 庫的引用。這些庫由 BitSophia 提供，可以在 BitVoicer Server 安裝文件夾中找到。當您添加對 BVSSpeaker 庫的引用時，會自動包含 DAC 庫。其他行聲明了整個草圖中使用的常量和變量。BVSP 類用于與 BitVoicer Server 通信，BVMic 類用于捕獲和存儲音頻樣本，BVSSpeaker 類用于使用 DUE DAC再現音頻。

• 設置功能：該功能執行以下操作：設置引腳模式及其初始狀態；初始化串行通信；并初始化 BVSP、BVMic 和 BVSSpeaker 類。它還為BVSP 類的 frameReceived、modeChanged 和 streamReceived 事件設置“事件處理程序”（它們實際上是函數指針） 。

• 循環函數：該函數執行五個重要操作： 向服務器請求狀態信息（keepAlive() 函數）；檢查服務器是否發送了任何數據并處理接收到的數據（receive() 函數）；控制音頻流的錄制和發送（isSREAvailable()、startRecording()、stopRecording() 和 sendStream() 函數）；播放排隊到 BVSSpeaker 類中的音頻樣本（play() 函數）；并調用 playNextLEDNote() 函數，該函數控制在接收到 playLEDNotes 命令后 LED 應如何閃爍。

• BVSP_frameReceived 函數：每次 receive() 函數識別出已接收到一個完整幀時，都會調用此函數。在這里，我運行從 BitVoicer Server 發送的命令。控制 LED 的命令包含 2 個字節。第一個字節表示引腳，第二個字節表示引腳值。我使用analogWrite() 函數為引腳設置適當的值。我還檢查是否收到了 Byte 類型的 playLEDNotes 命令。如果已收到，我將 playLEDNotes 設置為true并標記當前時間。這個時間將被 playNextLEDNote 函數用來使 LED 與歌曲同步。

• BVSP_modeChanged 函數：每次接收（）函數識別出站方向（服務器-> Arduino）中的模式更改時調用此函數。哇！！！那是什么？！BitVoicer Server 可以向 Arduino 發送幀數據或音頻流。在通信從一種模式轉到另一種模式之前，BitVoicer Server 會發送一個信號。BVSP 類識別此信號并引發 modeChanged 事件。在 BVSP_modeChanged 函數中，如果我檢測到通信正在從流模式轉到幀模式，我知道音頻已經結束，所以我可以告訴 BVSSpeaker 類停止播放音頻樣本。

• BVSP_streamReceived 函數：每次 receive() 函數識別到已接收到音頻樣本時，都會調用此函數。我只需檢索樣本并將它們排隊到 BVSSpeaker 類中，以便 play() 函數可以重現它們。

• playNextLEDNote 函數：此函數僅在 BVSP_frameReceived 函數識別 playLEDNotes 命令時運行。它控制 LED 并將其與從 BitVoicer 服務器發送的音頻同步。為了使 LED 與音頻同步并知道正確的時間，我使用了Sonic Visualizer 。這個免費軟件讓我可以看到音波，這樣我就可以很容易地分辨出鋼琴鍵是什么時候按下的。它還顯示了一條時間線，這就是我獲得此函數中使用的毫秒數的方式。聽起來像一個愚蠢的把戲，它是。我認為可以分析音頻流并打開相應的 LED，但我無法做到。

第 3 步：導入 BitVoicer 服務器解決方案對象

現在您必須設置 BitVoicer Server 才能與 Arduino 一起使用。BitVoicer Server 有四個主要的解決方案對象：位置、設備、二進制數據和語音模式。

位置表示安裝設備的物理位置。就我而言，我創建了一個名為 Home 的位置。

設備是 BitVoicer 服務器客戶端。我創建了一個混合設備，將其命名為 ArduinoDUE 并輸入通信設置。重要提示：即使 Arduino DUE 也有少量內存來存儲 BitVoicer Server 將流式傳輸的所有音頻樣本。如果不限制帶寬，則需要更大的緩沖區來存儲音頻。由于這個原因，我遇到了一些緩沖區溢出，因此我不得不將通信設置中的數據速率限制為每秒 8000 個樣本。

BinaryData 是 BitVoicer Server 可以發送到客戶端設備的一種命令。它們實際上是可以鏈接到命令的字節數組。當 BitVoicer Server 識別出與該命令相關的語音時，它會將字節數組發送到目標設備。我為每個引腳值創建了一個 BinaryData 對象，并將它們命名為 ArduinoDUEGreenLedOn、ArduinoDUEGreenLedOff 等。我的解決方案中最終有 18 個 BinaryData 對象，因此我建議您從下面的VoiceSchema.sof文件下載并導入對象。

語音模式是一切融合在一起的地方。它們定義了應該識別哪些句子以及運行哪些命令。對于每個句子，您可以根據需要定義任意數量的命令以及它們將執行的順序。您還可以定義命令之間的延遲。這就是我如何設法執行您在視頻中看到的一系列動作。

我的語音模式中的一個句子是“播放一首小歌”。這句話包含兩個命令。第一個命令發送一個字節，指示以下命令將成為音頻流。然后，Arduino 在傳輸音頻時開始“播放”LED。音頻是我自己錄制的一小段鋼琴曲，并將其設置為第二個命令的音頻源。BitVoicer Server 僅支持 8 位單聲道 PCM 音頻（每秒 8000 個樣本），因此如果您需要將音頻文件轉換為這種格式，

您可以從以下文件導入（導入解決方案對象）我在此項目中使用的所有解決方案對象。一個包含 DUE 設備，另一個包含語音模式及其命令。

解決方案目標文件：

• 設備.sof

• VoiceSchema.sof

第 4 步：結論

給你！您可以打開一切并執行視頻中顯??示的相同操作。

正如我在之前的項目中所做的那樣，我通過在BitVoicer Server Manager中啟用 Arduino 設備來啟動語音識別。一旦啟用，Arduino 就會識別可用的語音識別引擎并開始將音頻流式傳輸到 BitVoicer 服務器。但是，現在您在 Arduino RX LED 中看到更多活動，同時音頻從 BitVoicer 服務器流式傳輸到 Arduino。

在我的下一個項目中，我將更加雄心勃勃。我打算將 WiFi 通信添加到一個 Arduino 并通過語音一起控制另外兩個 Arduino。我在想他們之間的某種游戲。非常歡迎提出建議！