【花雕动手做】K10实验之语音控制机器人电机正反向旋转

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

实验使用的电机与扩展板

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



扩展板模块


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 系列实验之实时语音控制机器人电机正向与反向旋转
实验开源代码

// 导入离线语音识别库，实现ASR语音唤醒与指令识别
#include "asr.h"
// 导入行空板K10主板基础库，用于屏幕、板载RGB灯控制
#include "unihiker_k10.h"
// 导入行空板I2C扩展IO模块驱动库，用来控制电机方向引脚
#include "DFRobot_UnihikerExpansion.h"

// 实例化硬件对象
UNIHIKER_K10 k10;                     // 行空板主控对象
ASR asr;                              // 语音识别对象
uint8_t screen_dir=2;                 // 屏幕方向参数，2=倒置显示
// 创建I2C扩展板对象，使用系统默认I2C总线Wire
DFRobot_UnihikerExpansion_I2C eunihiker(&Wire) ;

//====================上电初始化函数（只运行一次）====================
void setup() {
        k10.begin();  // 初始化行空板底层硬件总线、外设
        
        // 初始化语音模块：持续收音模式、中文识别、中等抗噪灵敏度
        asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 12000);
        
        // 循环等待语音模块加载完成，未就绪就持续等待
        while(asr._asrState == 0){delay(100);}
        
        // 初始化显示屏，创建绘图画布
        k10.initScreen(screen_dir);
        k10.creatCanvas();
        
        // 循环检测I2C扩展板，直到硬件通信成功，每秒重试一次
        while(!eunihiker.begin()){delay(1000);}
        
        // 将扩展板C0引脚设置为输出GPIO模式，用来输出高低电平控制电机转向
        eunihiker.setMode(eC0, eWriteGpio);
        
        // 注册两条语音指令（拼音格式）
        // 指令ID=3，语音指令：zheng zhuan  正转
        asr.addASRCommand(2+1, "zheng zhuan");
        // 指令ID=4，语音指令：fan zhuan  反转
        asr.addASRCommand(3+1, "fan zhuan");
}

//====================主循环，无限重复运行====================
void loop() {
        // 判断是否收到唤醒词：你好小新
        if (asr.isWakeUp()) {
                // 唤醒成功，第6行输出红色文字
                k10.canvas->canvasText("已唤醒行空板.......", 6, 0xFF0000);
                k10.canvas->updateCanvas();  //刷新屏幕画面
        }
        else {
                // 未唤醒，显示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();
        }

        // 识别到【正转】语音指令
        if (asr.isDetectCmdID(2+1)) {
                k10.canvas->canvasText("检测语音命令", 8, 0x000000);
                k10.canvas->canvasText("电机正向旋转", 10, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
                // 扩展板C0引脚输出高电平，控制电机正转
                eunihiker.setGpioState(eC0, eHIGH);
                // 点亮第0颗RGB彩灯为蓝色
                k10.rgb->write(0, 0x0000FF);
        }

        // 识别到【反转】语音指令
        if (asr.isDetectCmdID(3+1)) {
                k10.canvas->canvasClear(10); //清空第10行旧文字，防止重叠
                k10.canvas->canvasText("检测语音命令", 8, 0x000000);
                k10.canvas->canvasText("电机反向旋转", 10, 0x0000FF);
                k10.canvas->updateCanvas();
                // 扩展板C0引脚输出低电平，控制电机反转
                eunihiker.setGpioState(eC0, eLOW);
                // 点亮第0颗RGB彩灯为红色
                k10.rgb->write(0, 0xFF0000);
        }

        // 清空第6行及以下所有文字，清除画面，等待下一轮指令
        k10.canvas->canvasClear(6);
}
复制代码

代码解读
一、项目整体功能
本项目使用行空板 K10 + 离线 ASR 语音识别 + I2C 扩展 IO 模块，实现语音控制电机转向：
说出唤醒词 你好小新 唤醒设备；
语音指令 “正转”，IO 输出高电平，电机正向转动，蓝色指示灯亮起，屏幕显示文字；
语音指令 “反转”，IO 输出低电平，电机反向转动，红色指示灯亮起；
全程 LCD 屏幕实时显示当前状态。

二、头文件与对象解析

#include "asr.h"

#include "unihiker_k10.h"

#include "DFRobot_UnihikerExpansion.h"
复制代码

asr.h：离线语音识别库，提供语音唤醒、口令识别功能。
unihiker_k10.h：行空板主控库，负责屏幕、板载 RGB 彩灯控制。
DFRobot_UnihikerExpansion.h：I2C 引脚扩展库，用来拓展 GPIO 输出口，控制电机方向信号。

UNIHIKER_K10 k10;

ASR asr;

uint8_t screen_dir=2;

DFRobot_UnihikerExpansion_I2C eunihiker(&Wire) ;
复制代码

k10：行空板硬件实例；
asr：语音识别模块实例；
screen_dir=2：设置屏幕为倒置方向；
eunihiker：I2C 扩展板对象，调用系统 I2C 总线通信。

三、setup () 初始化函数（上电只运行一次）

k10.begin()
复制代码

初始化行空板所有硬件外设。

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

开启语音模块：持续收音模式、中文识别、中等灵敏度，抵抗环境噪音。

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

阻塞等待语音模块完成初始化，只有模块就绪才继续向下执行，防止程序崩溃。
屏幕初始化

k10.initScreen(screen_dir);

k10.creatCanvas();
复制代码

按照设定方向点亮屏幕，创建绘图缓冲区。
等待 I2C 扩展板连接成功

while(!eunihiker.begin()){delay(1000);}
复制代码

反复检测扩展板通信，硬件连接失败则每隔 1 秒重试。
引脚配置

eunihiker.setMode(eC0, eWriteGpio);
复制代码

将扩展板 C0 端口设置为数字输出引脚，用来输出高低电平控制电机正反转。
录入语音指令

asr.addASRCommand(2+1, "zheng zhuan");

asr.addASRCommand(3+1, "fan zhuan");
复制代码

编号 3：拼音 zheng zhuan，对应口令 “正转”；
编号 4：拼音 fan zhuan，对应口令 “反转”；
离线语音只能识别预先录入的拼音指令。

四、loop () 主循环程序
1. 唤醒状态检测

if (asr.isWakeUp())
复制代码

检测是否识别到唤醒词 “你好小新”：
唤醒成功：屏幕红色文字提示已唤醒；
未唤醒：屏幕蓝色文字提示唤醒口令。
2. 正转指令分支

if (asr.isDetectCmdID(2+1))
复制代码

当识别到 “正转” 语音：
屏幕打印提示文字；
扩展板 C0 引脚输出高电平 eHIGH，电机正向旋转；
行空板第 0 路 RGB 灯点亮为蓝色。
3. 反转指令分支

if (asr.isDetectCmdID(3+1))
复制代码

当识别到 “反转” 语音：
清除原有文字，打印新提示；
C0 引脚输出低电平 eLOW，电机反向旋转；
RGB 灯变为红色。
4. 屏幕清理

k10.canvas->canvasClear(6);
复制代码

清空第 6 行及以下所有文字，为下一轮刷新做准备。

五、完整运行流程
设备上电，初始化主板、语音模块，等待外设就绪；
连接 I2C 扩展板，把 C0 引脚设置为输出模式；
预存两条语音命令：正转、反转；
麦克风持续监听唤醒词；
说出 “你好小新” 完成唤醒；
语音下达指令，扩展 IO 输出电平控制电机转向，同时屏幕与彩灯同步反馈状态；
自动清空屏幕，持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