Sistem Otomasi Rumah Terpintar Mengontrol Suara dengan Mikrokontroler 8051

Sistem Otomasi Rumah Mengontrol Suara menggunakan Mikrokontroler 8051

Otomasi Rumah Berbasis Pengenalan Suara

Dengan berkembangnya perangkat pintar dan berbagai teknologi komunikasi nirkabel, kini memungkinkan untuk memanfaatkan teknik-teknik ini untuk manfaat terbaik bagi manusia. Salah satu manfaatnya adalah mengontrol peralatan rumah tangga tanpa memandang jarak, menghemat waktu serta energi. Pengontrolan pintar peralatan rumah tangga ini adalah apa yang kita kenal sebagai Otomasi Rumah sama dengan otomasi industri.

Meskipun ada berbagai teknik seperti Komunikasi Nirkabel, Internet of Things (IoT), metode Pengenalan Suara, di sini kita akan mengetahui ide kecil tentang bagaimana kita dapat menggunakan Pengenalan Suara untuk tujuan Otomasi Rumah.

• Baca juga: Apa itu Raspberry Pi? Membuat Proyek menggunakan Raspberry Pi

Sebelum itu mari kita ketahui pengetahuan teoritis tentang Pengenalan Suara.

Pengenalan Suara

Pengenalan suara berarti penerimaan dan interpretasi diksi bahasa apa pun, oleh mesin atau program. Ini adalah proses mengenali ucapan manusia dan mendekodekannya menjadi bentuk teks.

Ini pada dasarnya melibatkan konversi gelombang suara analog (getupan udara yang disebabkan oleh kata-kata yang diucapkan oleh manusia) menjadi sinyal digital, yang kemudian didekode menjadi kata-kata yang sesuai dan akhirnya kalimat.

Sistem pengenalan suara umumnya terdiri dari perangkat tangkap suara (dasarnya mikrofon dan Analog to Digital Converter, yang menyampel dan mendigitalkan sinyal suara analog), modul Digital Signal Processor (DSP) (yang memproses sinyal digital untuk mengonversinya dari domain waktu ke domain frekuensi, sehingga mempertahankan informasi asli), sistem penyimpanan sinyal pra-proses (kartu memori untuk menjalankan tugas lebih lanjut), pola ucapan yang telah ditentukan, yang disimpan dalam memori sebagai referensi untuk pencocokan, dan algoritma pencocokan pola untuk membandingkan sinyal ucapan masuk dengan pola ucapan referensi.

Perlu diketahui bahwa manusia normal dapat menghasilkan ucapan dengan laju 10 bunyi per detik dan tingkat informasi yang diperlukan adalah 50 bit per detik pada sinyal ucapan. Sinyal akustik ini dikonversi menjadi sinyal listrik oleh mikrofon, dan sinyal analog dikonversi menjadi sinyal digital.

Karena sinyal digital yang dikonversi ini dalam domain waktu, disampel 16000 kali per detik, tidak cocok untuk menentukan pola ucapan. Oleh karena itu dikonversi ke domain frekuensi menggunakan teknik Fast Fourier Transform (FFT). Teknik ini melibatkan menganalisis komponen setelah setiap 1/100 detik dan menghitung spektrum frekuensi dari setiap komponen tersebut.

Anda juga dapat membaca: Fully Automatic Water Level Controller using SRF04

Setiap grafik frekuensi atau spektrum tersebut mewakili segmen suara yang dihasilkan oleh pembicara ucapan. Komputer atau pengontrol mencocokkan segmen ucapan yang tidak diketahui dengan fonetik yang tersimpan dari bahasa tersebut.

Pencocokan pola ini dapat dilakukan dengan pendekatan fonetik akustik (menggunakan Hidden Markov Model, di mana segmen ucapan dicocokkan dengan fonem berdasarkan probabilitasnya), pendekatan pengenalan pola (pola ucapan yang tidak diketahui dibandingkan dengan pola ucapan referensi dengan menentukan jarak antara sinyal) dan pendekatan Kecerdasan Buatan (berdasarkan pemanfaatan sumber pengetahuan dasar).

• Baca juga: Apa itu GSM dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Model yang Diusulkan untuk Otomasi Rumah Mengontrol Suara

Di sini kita telah mencoba membangun sistem otomasi rumah berbasis pengenalan suara kecil menggunakan komunikasi nirkabel antara dua mikrokontroler 8051.

Disclaimer: Rangkaian pengirim dan penerima yang disajikan di sini bersifat teoritis dan tidak diuji secara praktis. Kami menggunakan Multisim yang tidak memiliki model simulasi untuk HM2007 maupun Model Komunikasi apa pun. Oleh karena itu simulasi yang tepat untuk sistem tidak dapat dilakukan.

Sistem melibatkan pemrosesan perintah suara, dari pengguna (pada input mikrofon) oleh IC pengenalan suara, transmisi dan penerimaan sinyal menggunakan modul komunikasi, yang dikontrol oleh mikrokontroler. Mikrokontroler pada sisi penerima mengontrol perpindahan lampu, berdasarkan perintah suara yang benar dari sistem pengirim.

Sekarang, mari kita dapatkan ide singkat tentang bagaimana sistem akan bekerja.

Gambar 2: Board Pengenalan Ucapan HM2007

Jantung dari sistem pengenalan suara melibatkan IC HM2007, yang merupakan IC 48 pin yang menyediakan fungsi pengenalan suara. Ini bekerja dalam mode Manual atau CPU. Ia dapat mengenali hingga 20 kata, masing-masing dengan panjang 1,92 detik dan beroperasi pada 9 hingga 15 Volt DC.Di sini kita dapat menggunakan mode manual untuk HM2007.

• Apa itu Sistem Logika Fuzzy – Operasi, Contoh, Keuntungan & Aplikasi

Diagram Rangkaian Sistem Otomasi Rumah Pengenalan Suara

Bagian Pengirim

Bagian Penerima

• Baca juga: Apa itu Sistem Identifikasi Sidik Jari Otomatis dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Kerja Sistem

1. Pengguna memberikan input suara ke pin MICIN IC HM2007, melalui mikrofon.

2. Pin RDY IC akan berada dalam status aktif LOW, menunjukkan siap untuk tujuan pelatihan.

3. Pengguna menekan “1” pada keypad dan kemudian tombol “TRAIN”, sebelum mengucapkan kata target (baik “ON” atau “OFF”)

4. Pin Memory Enable (ME), terhubung ke pin yang sesuai dari SRAM eksternal, yang menyimpan sinyal data 8-bit yang sesuai dengan nomor

5. Setelah input suara terdeteksi, pin RDY menjadi HIGH dan IC memulai proses pengenalan.

6. Hasil proses pengenalan diberikan melalui bus data ke Mikrokontroler 8051.

7. Mikrokontroler (disebut uC1) mentransmisikan sinyal data melalui modul komunikasi.

8. Di sisi penerima, mikrokontroler (disebut uC2) menerima input data dan membandingkannya dengan perintah yang disimpan. Setelah kedua data cocok, relay dioperasikan (sesuai perintah yang diberikan). Jika data tidak cocok, mikrokontroler mentransmisikan sinyal error kembali.

9. Mikrokontroler uC1 menerima sinyal error ini dan mengganggu proses yang sedang berjalan, serta menampilkan informasi error pada Liquid Crystal Display (LCD) yang terhubung.

• Apa itu ATMega Microcontrollers & Bagaimana Cara Membuat Proyek LED dengannya?

Keterbatasan Sistem Pengenalan Suara

1. Kata-kata yang diucapkan secara berkelanjutan tidak dapat diterima oleh sistem karena tumpang tindih dan oleh karena itu perlu ada kehenungan atau jeda antara dua kata berturut-turut. Oleh karena itu, hanya kata terisolasi yang dapat dilakukan.

2. Sistem ini bergantung pada pembicara. Terlalu banyak pembicara yang bicara secara bersamaan akan mengakibatkan tumpang tindih sinyal dan gangguan.

3. Ada keterbatasan pada ukuran kosakata. Bahasa dengan kosakata besar sulit untuk dicocokkan dibandingkan bahasa dengan kosakata kecil, karena kemungkinan adanya kata ambigu lebih kecil.

Terlepas dari keterbatasan di atas, sistem ini untuk mengontrol peralatan rumah tangga menggunakan metode pengenalan suara akan memberikan keuntungan mengingat fakta bahwa ini menghemat waktu serta memberikan keamanan.

Saya telah menyajikan model kecil yang mewakili otomasi rumah berbasis pengenalan suara, sedangkan pada skala besar sistem seperti itu, setelah dibangun pada skala besar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.

Ide lain mengenai pengontrolan peralatan rumah tangga menggunakan pengenalan suara dipersilahkan di bagian komentar di bawah.

Anda juga dapat membaca:

• Apa itu MEMS – Teknologi Sistem Elektromekanis Mikro?
• Apa itu WiMAX? Perbedaan antara Broadband WiMax dan WiFi