【花雕动手做】K10 实验之通过唤醒词小新启动语音识别

行空板K10是一款专为快速体验物联网和学习人工智能而设计的开发学习板，100%采用国产芯片，知识产权自主可控，符合信息科技课程中编程学习、物联网及人工智能等教学需求。该板集成2.8寸LCD彩屏、WiFi蓝牙、摄像头、麦克风、扬声器、RGB指示灯、多种传感器及丰富的扩展接口。凭借高度集成的板载资源，教学过程中无需额外连接其他设备，便可轻松实现传感器控制、物联网应用以及人脸识别、语音识别、语音合成等AI人工智能项目。

主要特点
集成摄像头&内置算法，可进行离线图像检测
集成麦克风&内置算法，可进行离线语音识别
集成扬声器&内置算法，可进行离线语音合成
2.8寸彩色屏幕，数据展示更清晰
集成度高，利于教学
接口丰富，兼容软件多，扩展性好

主打：人工智能模块



语音识别相关说明

辅助：屏幕显示相关积木



LED控制模块

知识点：语音识别（ASR）
一、什么是语音识别（ASR）
语音识别英文缩写是 ASR（Automatic Speech Recognition），简单来说：让单片机、电脑听懂人说话，把麦克风采集到的声音信号，转换成文字或者指令。
分为两大类：
在线语音识别：需要联网，把声音上传到云端服务器解析，识别词汇量巨大；
离线语音识别：不需要 WiFi、不需要网络，语音模型预先存放在芯片内部，本地直接处理声音，适合单片机、行空板、Arduino 这类硬件。
你代码里使用的就是离线本地 ASR 语音模块。

二、离线语音模块核心功能（对应你 K10 代码）
1. 两种工作模式
（1）持续拾音模式 CONTINUOUS
麦克风一直处于收音状态，不间断监听声音，专门用来做语音唤醒。
对应代码：asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
（2）按键触发模式
按下按键才开始录音识别，省电，一般用于命令词识别。
2. 语言模式 CN_MODE
CN_MODE：中文模式，只识别汉语；
EN_MODE：英文模式，识别英语。
本程序开启中文识别，用来识别唤醒词：你好小新。
3. 灵敏度阈值（第三个参数 12000）
数值代表声音检测灵敏度：
数值越大：越不容易被环境杂音误触发，抗干扰强；
数值越小：轻声说话就能识别，但是容易被噪音误唤醒。
12000 属于中等灵敏度，适合室内环境使用。

三、语音唤醒技术（本项目核心）
1. 唤醒词机制
唤醒词就是开门密码。模块平时处于低功耗监听状态，只监听这一句话，其他普通对话会直接忽略。
只有说出预设唤醒词（你好小新），模块才会被 “唤醒”，进入待命状态，之后才可以识别后续控制指令。
2. 代码里的唤醒检测函数

asr.isWakeUp()
复制代码

检测到唤醒词，函数返回 true；
没有检测到唤醒词，返回 false。
3. 模块状态标志

asr._asrState
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值 = 0：语音模块正在启动、模型加载中，暂时无法工作；
值 ≠ 0：初始化完成，可以正常收音识别。
程序中用 while 循环等待模块就绪，避免硬件未启动造成程序崩溃。

四、硬件运行完整工作流程
上电初始化行空板主板与显示屏；
启动 ASR 语音芯片，加载离线语音模型；
等待语音模块就绪；
屏幕打印实验标题；
模块持续收音，安静待机，只监听唤醒词；
使用者说出：你好小新；
程序捕捉到唤醒信号，屏幕切换文字提示 “已唤醒行空板”；
没有听到唤醒词，则一直显示唤醒词提示语句；
每秒刷新一次屏幕，并清除文字，防止画面重叠。

五、离线语音识别优缺点
优点
完全离线，不用网络、不用流量；
响应速度极快，话音刚落立刻识别；
单片机就能驱动，成本低，非常适合机器人、智能音箱、门禁、实验教具；
不受网络波动影响，设备在野外也能正常使用。
缺点
词汇数量有限，一般只能预先录入几十条唤醒词 + 控制指令；
对嘈杂环境比较敏感，噪音大会出现识别失败；
无法自由识别任意一句话，只能识别预先烧录好的词语。

六、拓展功能（可以在现有代码上升级）
多级指令识别
唤醒之后，再识别 “开灯”“关灯”“前进”“后退”，控制电机与 LED 灯；
自定义唤醒词
修改库文件，把 “你好小新” 改成 “你好行空板”；
多句话语音交互
唤醒后连续识别多条语音命令；
调节收音灵敏度，解决误唤醒或者识别不到声音的问题。

七、容易遇到的常见问题
识别不到唤醒词
调低阈值数值，靠近麦克风，降低环境噪音。
无缘无故自动唤醒（误触发）
把灵敏度数值调高，提高抗干扰能力。
程序卡死在初始化循环
语音模块接线异常，串口通信断开，导致模块始终处于未就绪状态。

【花雕动手做】行空板 K10 系列实验之人工智能通过唤醒词“你好小新”启动语音识别
实验开源代码

// 引入硬件驱动头文件：语音识别ASR模块
#include "asr.h"
// 引入行空板K10核心驱动库
#include "unihiker_k10.h"

// 实例化硬件对象，后续调用硬件功能都依靠这两个对象
UNIHIKER_K10 k10;    // 行空板K10主控对象
ASR          asr;     // 语音识别模块对象

// 屏幕方向参数
// 0~3代表屏幕四个旋转方向，2为常用倒置方向
uint8_t      screen_dir=2;


// Arduino框架初始化函数，只在上电/重启时执行一次
void setup() {
        // 初始化行空板K10所有底层硬件（串口、IO、显示屏、外设总线等）
        k10.begin();

        // 初始化语音识别模块
        // 参数1：CONTINUOUS = 持续识别模式
        // 参数2：CN_MODE = 中文识别模式
        // 参数3：12000 = 语音检测阈值，数值越大越不容易误触发
        asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);

        // 阻塞等待：循环检测，直到语音模块初始化完成
        // _asrState == 0 代表模块正在初始化未就绪
        while(asr._asrState == 0){
            delay(100);  // 每100毫秒检测一次，避免CPU空转占用资源
        }

        // 根据预设方向初始化显示屏
        k10.initScreen(screen_dir);

        // 创建画布对象，所有文字、图形都绘制在这块画布上
        k10.creatCanvas();

        // 在画布上绘制第一行文字
        // 参数说明：文字内容, 字体大小, 十六进制颜色（RGB）
        k10.canvas->canvasText("行空板K10系列实验", 4, 0x000000);
        // 绘制第二行文字，青色
        k10.canvas->canvasText("     唤醒语音识别", 6, 0x339999);

        // 把画布内容刷新输出到LCD屏幕，不调用则画面不会更新
        k10.canvas->updateCanvas();
}

// Arduino主循环函数，初始化完成后无限循环反复执行
void loop() {
        // 判断：是否检测到唤醒词
        // isWakeUp() 内部默认触发关键词：你好小新
        if (asr.isWakeUp()) {
                // 唤醒成功：打印红色提示文字，字号8
                k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板.......", 8, 0xFF0000);
                // 刷新屏幕显示最新文字
                k10.canvas->updateCanvas();
        }
        else {
                // 未被唤醒：显示蓝色唤醒词提示
                k10.canvas->canvasText("唤醒词为“你好小新”", 10, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
        }

        // 延时1秒，降低刷新频率，减少屏幕闪烁与资源消耗
        delay(1000);

        // 清除从第8行开始的所有文字内容，防止上下两行文字重叠
        k10.canvas->canvasClear(8);
}
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代码解读

一、整体程序框架
这是运行在 ** 行空板 K10（UNIHIKER_K10）** 上的 Arduino 程序，功能：
开启离线语音唤醒，监测唤醒词「你好小新」，并在 LCD 屏幕切换显示文字。
程序分为两大块：
setup()：上电只运行一次，完成硬件初始化 + 屏幕标题显示。
loop()：无限循环，持续检测语音唤醒状态，刷新屏幕文字。

二、逐段代码解读
1. 头文件与对象创建

#include "asr.h"

#include "unihiker_k10.h"
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asr.h：离线语音识别库，提供语音初始化、唤醒检测功能。
unihiker_k10.h：行空板 K10 主板驱动库，控制显示屏。

UNIHIKER_K10 k10;

ASR          asr;
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创建主板对象 k10，用来操控屏幕；
创建语音识别对象 asr，用来接收麦克风语音。

uint8_t screen_dir=2;
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定义屏幕旋转参数，值为 2，设置屏幕倒置显示。
2. setup () 初始化函数（只执行 1 次）

k10.begin();
复制代码

启动行空板底层硬件，初始化串口、显示屏、外设总线。

asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
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语音模块初始化，3 个参数：
CONTINUOUS：持续拾音模式，麦克风一直收音；
CN_MODE：仅识别中文；
12000：语音灵敏度阈值，数值越大越不容易误唤醒。

while(asr._asrState == 0){delay(100);}
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_asrState == 0 代表语音模块正在启动、未就绪；
程序卡在循环里，每隔 100ms 检测一次，直到模块初始化完成，才往下运行。
作用：防止屏幕还没启动就调用语音功能，避免程序异常。

k10.initScreen(screen_dir);

k10.creatCanvas();
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按照设定方向点亮 LCD 屏幕；
创建绘图画布，所有文字都绘制在画布上。

k10.canvas->canvasText("行空板K10系列实验", 4, 0x000000);
k10.canvas->canvasText("     唤醒语音识别", 6, 0x339999);
画布文字函数格式：
canvasText(文字内容, 字号, 颜色值)

k10.canvas->updateCanvas();
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把画布内容刷新到实体屏幕。只写字不调用这条指令，屏幕不会有任何画面。
3. loop () 主循环（反复无限执行）

if (asr.isWakeUp())
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核心判断语句：
isWakeUp() 函数会自动监听麦克风，检测有没有说出唤醒词「你好小新」。
检测到唤醒词 → 返回 true，进入 if 分支；
没有听到唤醒词 → 返回 false，进入 else 分支。
分支 1：被语音唤醒

k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板.......", 8, 0xFF0000);

k10.canvas->updateCanvas();
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屏幕打印红色提示文字，刷新画面。
分支 2：未唤醒

k10.canvas->canvasText("唤醒词为“你好小新”", 10, 0x0000FF);

k10.canvas->updateCanvas();
复制代码

屏幕打印蓝色文字，提示唤醒关键词。

delay(1000);
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暂停 1 秒钟，降低屏幕刷新频率，减少 CPU 占用。

k10.canvas->canvasClear(8);
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清除画布第 8 行及以下所有文字，防止新旧文字重叠粘连。

三、完整运行流程
开发板上电；
初始化主板硬件 + 等待语音模块启动完毕；
屏幕显示两行固定标题；
进入无限循环：
时刻监听麦克风；
听到 “你好小新”，屏幕显示 “已唤醒行空板”；
没听到唤醒词，屏幕显示唤醒词提示；
等待 1 秒后清空下方文字，下一轮循环重新绘制。

Mind+图形编程

实验场景图与视频记录