專題成果發表暨企業徵才活動 http://bit.ly/2JL52hK 就業養成班課程 http://bit.ly/2PQRnJT 聲控介面是一種在持續發展中的「人性化」控制方式，也符合今日「物聯網」發展的控制介面需求。我們希望將聲控介面與自走車的控制做結合，並且整合藍牙無線手把控制和紅外線遙控，可以達成多模式無線遙控的目的。 本系統區分為聲音輸入的遙控器端，和具有馬達做為運動力來源的自走車端。遙控器端使用Raspberry Pi接上數位麥克風做為聲音的輸入，而自走車端使用另外一個Pi做為動作的控制中心。遙控器端接收聲音之後，經過語音辨識的模型分析出指令，透過無線Wi-Fi將訊息傳送到自走車端控制前進、後退和轉彎等等的動作。

1. 無線聲控遙控車
成員: 劉O宏、林O哲、張O翔、陳O芳、劉O
彰、謝O輝、洪O忠

2. 專題動機
聲控介面是一種在持續發展中的「人性化」控制方式，也
符合今日「物聯網」發展的控制介面需求。我們希望將聲
控介面與遙控車的控制做結合，並且整合藍牙無線手把控
制和紅外線遙控，可以達成多模式無線遙控的目的。

3. 摘要
本專題會使用樹莓派(Raspberry Pi)做為遙控車的控制處理
中心，並運用Pi的GPIO做直流馬達的控制以驅動遙控車。遙
控車要能夠接收來自Wi-Fi、藍牙以及紅外線的控制訊號做
出前進、後退和轉彎等等對應的動作。
遙控端在聲控輸入的部分，會使用第二個樹莓派接上USB麥
克風做為聲音的輸入，聲音經過語音辨識的模型分析後，解
析為指令再透過Wi-Fi傳遞到遙控車。另外在藍牙控制的部
分會使用Xbox的控制器傳輸藍牙訊號到遙控車，而紅外線控
制則使用一般的遙控器。這些多種的控制方式都能對遙控車
進行控制。
關鍵詞: 語音辨識、聲控、藍牙、遙控車

4. Features
語音控制
能辨識「前進」、「後退」、「停止」等五種中文指令
藍牙控制
使用Xbox手把按鈕控制，與Raspberry Pi內建的藍牙連線
紅外線控制
利用LIRC軟體處理遙控器訊號
遠端畫面
使用MJPG-Streamer串流技術，可在網頁顯示行車畫面
訊息提醒
OLED面板，可顯示連線狀態、功能選項
避障
使用超音波測距模組，可避開障礙物

5. 硬體架構
Remote Control Vehicle
DC Motor x2
( L298N )
Wi-Fi
Bluetooth
joystick
USB MIC
pwm
Bluetooth
IR controller
IR
OLED
HC-SR04

6. 車子 Pi
Wi-Fi
Control System
Input command queue
Xbox driver
UDP Server
Thread
LIRC
pthread
Motor Control
{start, stop, right, left}
轉速: PWMx2
Socket
IR
軟體架構
IR Thread
Main Thread

7. 語音控制:硬體到軟體
麥克風
ALSA (Advanced Linux Sound Architecture)
語音控制 以python撰寫的應用程式
PS3 eye
SPH0645
I2S Mic
Mini USB Mic
效果最佳

8. 語音控制 : 使用Snowboy
透過Socket程式
傳遞到遙控車的
Pi
轉換為某個設定好的
指令數值，例如
0x12340001代表前進
前進
停止
後退
右轉

9. 語音控制 : snowboy使用流程
利用網站或其API錄製個人的喚醒詞，這邊是”
前進”、”後退”，每個詞會產生一個模型檔
Python程式內HotwordDetector函式設定要載
入的模型，和模型偵測Hotword後要CallBack
的函式等
CallBack函式設定為我們要傳送出UDP Socket
的資料

10. 語音控制 : 使用 Snowboy

11. 藍牙及紅外線遙控

12. Userspace Xbox Gamepad Driver
Joystick toolset
Bluetooth Xbox Controller
Raspberry Pi
Bluetooth Xbox Controller

13. Bluetooth Xbox Controller

14. 紅外線遙控
●硬體：
●一. Raspberry Pi 3 B+板
●二.艾鍗Ras Pi V3.0擴充板(IR接收器)
●三.紅外線遙控器 一隻
●軟體：
●一. LIRC套件(參考http://www.lirc.org/ )
●二. 使用語言( C 語言 )
IR接收器
(GPIO17)

15. 車體及周邊

16. 馬達驅動
DC motor
PWM
Pi - 5V 7~12V
Raspberry Pi + 艾鍗擴充板
Motor Driver IC
L298N
GPIO
行動電源 18650鋰電池

17. PWM 0
ENA
GPIO 6
L298N (GPIO & PWM)
正轉
逆轉
IN1
IN2
轉速
GPIO 5
IN1
(GPIO5)
IN2
(GPIO5)
ENA
(PWM0)
1 0 800
1 0 500
左 輪
IN3
(GPIO13)
IN4
(GPIO26)
ENB
(PWM1)
1 0 500
1 0 800
右 輪
Car
Direction
右轉
左轉

18. 週期
bcm2835_pwm_set_range(0,200);
運行時間
bcm2835_pwm_set_data(0,192);
設定PWM
週期
運行時間(19.2mS)

19. 遙控車成品

20. 車體分解全貌

21. 周邊裝置
減速齒輪馬達履帶車 載板
Web Cam OLED 超音波

22. MJPG-Streamer (http)Pi (USB)
遠端畫面

23. 訊息提醒
BCM 2835 library
Display information
I2C
OLED

24. HC-SR04 超音波測距/ 避障模組超音波傳感器
distance = (elapsed time * 34300) / 2
避障HC-SR04 超音波傳感器

25. Thank you
謝謝各位

26. 附錄

27. 紅外線遙控實作

28. 紅外線遙控 : LIRC安裝
●sudo apt-get install lirc
●修改/etc/modules
● sudo nano /etc/modules
● lirc_dev
● lirc_rpi gpio_in_pin=17

29. ●修改/boot/config.txt
● sudo nano /boot/config.txt
● dtoverlay=lirc-rpi,gpio_in_pin=17,gpio_in_pull=up
紅外線遙控 : LIRC安裝(2)

30. ●修改lirc設定檔
● sudo nano /etc/lirc/lirc_options.conf
● driver=default
● device=/dev/lirc0
紅外線遙控 : LIRC安裝(3)

31. 紅外線遙控 : IR 接收測試紅外線遙控 : LIRC安裝(4)
讓Raspberry Pi重新開機
reboot
載入lirc模組
sudo modprobe lirc_rpi
檢查lirc是否有載入成功
sudo /etc/init.d/lircd status
測試接收
mode2 -d /dev/lirc0
按遙控器看是否有接收到

32. 紅外線遙控 : IR 資料錄製
●
錄製IR key
sudo irrecord -n -f -d /dev/lirc0 ~/lircd.conf
參閱https://blog.csdn.net/waterseason/article/details/84916642
將錄好的資料搬至 /etc/lirc
sudo cp ~/xx.lircd.conf /etc/lirc/lircd.conf
使用irw測試是否正常

33. 紅外線遙控 :注意事項
•Raspberry的kernel 請勿使用4.19版本會有其他問題衍生
•Lirc舊版本需要修改hardware.conf檔案,新版是修改
lirc_options.conf
•網路上有直接使用IO讀取IR資料的code,不建議使用,因為太佔
CPU的使用率