【花雕动手做】K10 实验之语音识别来控制板载 WS2812 灯

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
复制代码

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 系列实验之人工智的语音识别来控制板载WS2812灯
实验开源代码

// 导入语音识别功能头文件，提供ASR语音唤醒、指令识别相关函数
#include "asr.h"
// 导入行空板K10主控库，用来控制屏幕、RGB彩灯等硬件外设
#include "unihiker_k10.h"

// 实例化硬件对象
UNIHIKER_K10 k10;   // 行空板主板对象，操控屏幕、板载彩灯
ASR          asr;    // 离线语音识别模块对象，处理收音、语音识别

// 定义屏幕旋转方向参数，数值2代表屏幕倒置显示
uint8_t      screen_dir=2;

//=====================初始化函数=====================
// setup函数：设备上电或者重启时只运行一次，完成硬件初始化与指令配置
void setup() {
        // 初始化行空板底层硬件，开启串口、总线、外设基础资源
        k10.begin();

        // 初始化离线语音识别模块
        // 参数1：CONTINUOUS 持续收音模式，时刻监听人声
        // 参数2：CN_MODE 中文识别模式
        // 参数3：12000 声音灵敏度，数值越大越不容易被杂音误触发
        asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);

        // 阻塞等待语音模块启动完成
        // _asrState=0 代表模块正在加载语音模型，尚未就绪
        // 每隔100ms检测一次状态，避免硬件未就绪导致程序出错
        while(asr._asrState == 0){delay(100);}

        // 根据设定的方向初始化LCD显示屏
        k10.initScreen(screen_dir);
        // 创建屏幕绘图画布，所有文字都绘制在画布缓冲区中
        k10.creatCanvas();

        // 添加第一条语音指令
        // 参数1：指令编号ID，0+1 = 1号指令
        // 参数2：语音拼音指令 "kai deng" 对应中文：开灯
        asr.addASRCommand(0+1, "kai deng");

        // 添加第二条语音指令
        // 指令ID：1+1 = 2号指令，拼音 "guan deng" 对应中文：关灯
        asr.addASRCommand(1+1, "guan deng");
}

//=====================主循环函数=====================
// loop函数：初始化结束后无限循环运行，实时监测语音信号
void loop() {
        // 判断是否识别到唤醒词“你好小新”
        if (asr.isWakeUp()) {
                // 唤醒成功：在第6行写入红色提示文字
                k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板.......", 6, 0xFF0000);
                // 将画布内容刷新到实体屏幕上
                k10.canvas->updateCanvas();
        }
        else {
                // 未被唤醒：第4行写入蓝色文字，提示唤醒关键词
                k10.canvas->canvasText("唤醒词为“你好小新”", 4, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
        }

        // 判断是否识别到1号语音指令：开灯
        if (asr.isDetectCmdID(0+1)) {
                // 第8行写入黑色文字
                k10.canvas->canvasText("检测语音命令", 8, 0x000000);
                // 第10行写入蓝色文字
                k10.canvas->canvasText("打开白色灯光", 10, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
                // 控制板载全部RGB灯点亮为纯白色
                // 参数-1代表控制所有灯珠，0xFFFFFF为纯白色RGB值
                k10.rgb->write(-1, 0xFFFFFF);
        }

        // 判断是否识别到2号语音指令：关灯
        if (asr.isDetectCmdID(1+1)) {
                // 清空第10行文字，防止文字重叠
                k10.canvas->canvasClear(10);
                k10.canvas->canvasText("检测语音命令", 8, 0x000000);
                k10.canvas->canvasText("关闭白色灯光", 10, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
                // 关闭所有RGB彩灯，颜色值0x000000代表熄灭
                k10.rgb->write(-1, 0x000000);
        }

        // 延时2秒，保持屏幕文字停留显示
        delay(2000);
        // 清空第6行及以下所有文字，清除上一轮显示内容
        k10.canvas->canvasClear(6);
}
复制代码

代码解读
本程序运行在行空板 K10，实现离线语音唤醒 + 语音指令控制彩灯：
先说唤醒词 “你好小新” 唤醒设备，再说出 “开灯”“关灯”，屏幕同步显示文字，同时控制板载 RGB 灯亮灭。

第一部分：头文件与对象创建

#include "asr.h"

#include "unihiker_k10.h"
复制代码

asr.h：离线语音识别驱动，提供唤醒检测、自定义语音命令功能。
unihiker_k10.h：行空板硬件库，用来操控屏幕、RGB 彩灯。

UNIHIKER_K10 k10;

ASR          asr;
复制代码

k10：行空板硬件实例，管理屏幕、彩灯。
asr：语音识别实例，管理收音、语音解析。

uint8_t screen_dir=2;
复制代码

定义屏幕旋转方向，数值 2 代表屏幕倒置。

第二部分：setup () 初始化函数（上电只运行一次）

k10.begin();
复制代码

初始化行空板所有底层硬件，开启串口、屏幕、外设总线。

asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
复制代码

语音模块初始化：
CONTINUOUS：持续收音，一直监听人声；
CN_MODE：中文识别模式；
12000：收音灵敏度，数值越大，抗噪音能力越强，不容易误触发。

while(asr._asrState == 0){delay(100);}
复制代码

等待语音模块启动完成。
_asrState=0代表模块正在加载语音模型，未就绪。程序暂停循环等待，每 100ms 查询一次状态，避免硬件未就绪造成程序卡死。

k10.initScreen(screen_dir);

k10.creatCanvas();
复制代码

按照预设方向初始化 LCD 屏幕。
创建画布，所有文字先写入画布缓冲区，再统一刷新到屏幕。

asr.addASRCommand(0+1, "kai deng");

asr.addASRCommand(1+1, "guan deng");
复制代码

预先添加自定义语音命令（离线指令）
函数格式：addASRCommand (指令编号，拼音口令)
编号 1：拼音 kai deng 对应中文 “开灯”；
编号 2：拼音 guan deng 对应中文 “关灯”。
离线语音只能识别提前注册好的命令，必须使用拼音填写汉字口令。

第三部分：loop () 无限主循环
1. 唤醒状态判断

if (asr.isWakeUp())
复制代码

检测是否说出唤醒词 “你好小新”：
唤醒成功：屏幕显示红色文字 “已唤醒行空板”；
未唤醒：屏幕蓝色文字提示唤醒词。
执行updateCanvas()把文字刷新到显示屏。
2. 第一条语音指令：开灯

if (asr.isDetectCmdID(0+1))
复制代码

检测是否识别到 1 号指令 “开灯”：
在屏幕指定行打印提示文字；
刷新屏幕画面；
k10.rgb->write(-1, 0xFFFFFF);
参数 -1：控制所有板载 RGB 灯珠；
0xFFFFFF：纯白色灯光，点亮彩灯。
3. 第二条语音指令：关灯

if (asr.isDetectCmdID(1+1))
复制代码

检测到 2 号指令 “关灯”：
先清空第 10 行文字，防止文字重叠；
屏幕打印 “关闭白色灯光”；
0x000000，RGB 灯熄灭。
4. 屏幕刷新延时与清理

delay(2000);

k10.canvas->canvasClear(6);
复制代码

延时 2 秒，让文字保持显示 2 秒钟；
清空第 6 行及下方所有文字，清除本次显示内容，准备下一轮循环。

完整运行流程
设备上电，初始化主板与语音模块，等待语音芯片加载完成；
预先录入两条语音命令：开灯、关灯；
麦克风不间断监听唤醒词；
说出 “你好小新”，设备唤醒，屏幕弹出唤醒提示；
说出 “开灯”，屏幕更新文字，彩灯变白灯亮起；
说出 “关灯”，屏幕切换文字，彩灯熄灭；
文字停留 2 秒后自动清空，继续等待下一次语音指令。

Mind+图形编程

实验场景图与视频记录