【参赛】语音控制与报时时钟LHT NTP V12.3
本帖最后由 松原老糊涂 于 2023-10-29 15:03 编辑语音控制与报时时钟LHT NTP V12.3制作
语音报时时钟给我们的生活带来便利和乐趣，但也为我们带来一种神秘感。随着语音识别模块的出现，很多原来难以实现的功能可以方便的得以实现，比如用其来控制灯具、空调等家用电器。本文则是用语音识别模块实现时钟的语音控制与报时。该时钟几经改进，现在的V12.3版可以长期稳定运行。文中所使用的器件都是市场上可以方便购买的。时钟功能适用，调试制作也很简单，特推荐给朋友们。
功能介绍
语音控制报时时钟LHT NTP V12.3版本，是一款具有网络校时功能，可进行语音控制和语音报时的数码管显示时钟，比如：用语音问：“几点了？，今天星期几？”等，时钟就会用语音回复播报。时钟的时间设定以及各种控制功能的选择，均可以通过语音控制。在开机的一分钟之内和每个小时会自动进行一次网络时间同步，因此走时非常精准，与北京时间的误差一般在毫秒级。
无网络或未对时钟进行配网时，时钟在通电50秒后进入离线运行模式，除网络校时外，其他所有功能正常使用。没有网络时间同步时的走时精度会有所下降。
该时钟具有整点报时和六路闹钟功能。整点报时为三种模式，其中模式0为关闭整点报时，模式1为全天整点报时，模式2为只在白天（默认早上7点至晚上8点，也可以通过按键设置时间范围）整点报时。六路闹钟的第一路、第二路为单次闹钟，即在闹钟完成后关闭，第三路、第四路每天重复闹钟，第五路、第六路为工作日闹钟（周六、周日不报）。整点报时和六路闹钟的设定、开启与关闭同样可由语音控制实现，也可由按键来控制实现。
时钟具有记忆功能，断电后恢复供电，设定的整点报时和闹钟状态及时间不会改变。
具有光感电路，可以自动根据环境照度调整数码管的显示亮度。
具有播报时钟状态功能，方便使用者随时了解整点报时和各路闹钟的开启与关闭等设置情况。
缓存时间是用来设定运行时间或闹钟的临时性时间数据。缓存时间调整完成后，可将该时间通过语音控制设置成时钟运行时间，也可以设置成某一路闹钟时间。这一路的闹钟时间设定后，需要开启该路闹钟方能正常进行闹钟工作。时钟状态播报时，闹钟开启状态为“1”，关闭状态为“0”。
配网成功、连网成功以及网络中断等情况，时钟均会语音播报。
在对时钟发出任何的语音指令前，需要唤醒时钟，唤醒词为：“你好小美”、“大脸猫”或“小美你好”。唤醒后20秒无语音控制则再次进入睡眠状态。“几点了”，设置成免唤醒模式。即，随时可以对时钟发问。
组成结构及功能
时钟主要由三部分组成，即语音识别模块SU-03T、具有WIFI功能的控制芯片ESP8266和时钟走时电路DS1302。其中语音识别模块SU-03T主要完成语音的识别，并将指令以串口通信的形式向控制电路发出命令，同时，接收来自控制芯片发出的串口指令并播报相应语句。时钟电路DS1302具有独立的走时系统，具有备份电池，可以在断电的情况下保持持续走时。控制芯片ESP8266则做为时钟的心脏，在接收到来自SU-03T的指令后，读取DS1302的时钟数据，发送给SU-03T。同时，以小时为单位，对DS1302时钟进行网络同步，使其走时精准。整点报时、闹钟等功能也都由ESP8266控制完成。显示部分为四个独立的1.2吋数码管，一般距离5-8米清晰可辨。电路中含有光敏电阻，可以使显示时钟的数码管自动调整亮度，并在不同照度下发出不同的亮度。
时钟的供电采用Micro USB和DC003插座接入，电源供电电压5V，电流大于2A。
电路原理图
PCB背面图
PCB正面图
制作过程
一、PCB焊接
PCB的帖片焊接是本时钟制作的关键。制作时，首先将用锡膏助推器将锡膏涂抺在PCB背面的逐个帖片器件的焊盘点上。按照原理图提供的BOM，逐个摆上元件，用400W以上“铁板烧”加热PCB，待全部器件上的锡膏熔化并将器件焊接完成后，轻轻取下PCB。此过程不要使元器件受热过长时间，以免造成元器件的损坏。然后焊接PCB正面的驻极体话筒、数码管、LED以及按键等。由于时钟尺寸足够大，PCB空间并不紧张，这里采用的器件多数为0805帖片器件，焊接容易操作。
二、语音识别模块SU-03T固件的编译和烧录
在SU-03T语音模块的官网“智能公园”的AI产品零代码平台，依据串口数据传输要求和所播报的语音内容，对传输数据和播报的语音内容进行编译。由于SU-03T具有150句汉语语句的辨识能力，而对时钟的控制则越详细越多越好两者存在矛盾，在编译语句时，尽量言简意赅，选用常用的简洁的语句来实现各项基本功能。
在这里，需要特别指出的是，由于本时钟使用串口实现SU-03T和ESP8266之间的通信。按照SU-03T的编译规则，在串口数据中，以“AA 55 XX YY 55 AA”的格式定义。其中“AA 55”为帧头，“55 AA”为帧尾，“XX YY”为串口数据。采用帧头帧尾叠加在数据上的方法，目的是提高传输的可靠性，避免识别误码和错误播报。
固件定义了148条控制命令，其中127句为命令词语句， 这其中84句为时间定义语句。比如：“设置时为6”、“设置分为59”等，其余为其他控制语句，比如：“关闭第四路闹钟”、“设置白天整点报时”等。另外21条命令是按键控制指令和其他语音控制指令，比如：按“MOD”键后，播报当前时间，按“DOWN”键后，播报日期；发布指令：“大点声”等。
固件编译完成后，要将固件下载到电脑上，形成“jx_fiem.tar”压缩文件，解压后等到“jx_firm”文件夹。注意，应将解压得到的“jx_firm”文件夹放置在某个硬盘的根目录下或桌面上，避免多层文件夹的名字中含有中文文字。
SU-03T的烧录采用专用烧录工具“Hummingbird-M-Update-Tool”，烧录时，首先选择好要烧录的文件，即“jx_firm”文件夹中“jx_XXXXXX_release_update”文件，注意一定要选择“release_update.bin”文件，选择好所使用的COM口。然后，把时钟上的8位拔码开关的1、2拔至ON位置，再将PCB上的SU-03T拔动供电开关关闭一下再打开。就可以正常烧录了。烧录完成后，喇叭播报“语音报时系统已启动”，表示烧录成功。
时钟表面及背面，加装与PCB相同尺寸的2.0mm亚克力茶色透明和不透明板，时钟更加漂亮。
三、ESP8266固件编写及烧录
ESP8266固件的编写其实并没有多大难度，这里推荐使用模块式编程软件米思齐（Mixly）编写，即便没有基础也很容易上手。
这里所使用的变量和函数较多，判断语句及串口传输命令等虽多但不复杂，只要耐心核对就不会出现问题。这里我已经把程序代码附上，欢迎批评指正。
程序编好后，就可以用米思齐程序对ESP8266进行烧录了。烧录前，要将时钟上的8位拔码开关的3、4、5拔到ON的位置，选择好COM口和将要烧录的程序然后点“上传”即可。
SU-03T和ESP8266烧录完成后，8位拔码开关的6、7、8要置于ON的位置（时钟正常工作位置），其余开关置于OFF位置。至此，时钟的软硬件均已完成制作，可以试运行了。
使用方法
一、 配网方法
初次使用或更换了WIFI环境时，需要通过手机微信对时钟进行配网。以下两种配网方法，任选一种即可。
第一种配网方法：
打开手机微信，搜索“一键配网”小程序，对时钟进行配网。
1、时钟加电；
2、将手机登录上所使用的WIFI网络，打开手机微信，搜索“一键配网”小程序，或用微信扫一扫扫描后文附带的二维码；
3、进入“一键配网”小程序，选择SmartConfig协议；
在WIFI栏选择所使用WIFI并在密码栏输入WIFI密码（保持手机与时钟在同一WIFI下）；
4、点击下侧的“一键配网”，观察时钟的数码管显示，耐心等待直至出现中间的“冒号”开始闪烁或开始正常显示时钟，表示配网成功。如果长时间（一般半分钟以上）没有变化，可将时钟断一下电或点击“RESET”键，然后按上述步骤重复进行“一键配网”。
第二种配网方法：
打开手机微信，在顶部搜索栏搜索“安信可科技”，关注并进入公众号；
1、点击左下角的“应用开发”；
2、选择“微信配网”，并点击：“开始配网”；
3、选择所使用的WIFI，输入WIFI密码；
4、点击“连接”；
5、等待数码管显示正常时间。如长时间无变化，可按一下“reset”键进行复位，然后从第一步开始重复配网，直至成功。
配网过程可能需要重复几次，请耐心操作。一旦配网成功，时钟会播报配网成功，只要网络环境不发生变化，以后加电即自动联网，无需再重复配网。
二、 时钟设定
这里所说的时钟设定，是将时钟的时间进行调整并设置成所需要的时间。由于该时钟具有每小时一次的网络校时功能，如果所设定的时间与北京时间有误差，网络正常时时钟运行到该小时的59分59秒时会进行自动的网络时间同步，实现准确的北京时间显示。
设定方法：
1、 按键设置时钟
在显示时钟的状态下，可以通过按键对年、月、日、时、分进行设置；也可以对整点报时状态、白天整点报时时间范围，闹钟的开、关和闹钟时间等进行设置。
长按“SET”键，数码管显示为“ye **”，进入年的设置页面。此时点击“UP”或“DOWN”可以增加或减少数字，长按会连续加减，直至选中合适的年份，不想设置该项可以不按“UP”或“DOWN”。直接点击“SET”进入月份设置页面，此时数码管显示“mo **”，同上，通过“UP”和“DOWN”可以调节月份。点击“SET”进入日的设置而页面，此时数码管显示“da**”，，再次点击“SET”进入小时的设置页面，数码管显示“ho **”，点击“SET”进入分钟设置页面，数码管显示“mi**”。秒会在设置完成后自动从0开始运行，所以不需对秒进行设置。再次点击“SET”后进入整点报时状态的设置，数码管显示“B= *”，按“UP”或“DOWN”改变B的状态。此时，按“MOD”可以改变白天整点报时的时间范围，首先确定的是起始时间，按“SET”后设置结束时间。再次按“SET”进入第一路闹钟设置页面，数码管显示“A1 *”，按“UP”或“DOWN”改变闹钟的状态，0为关闭闹钟，1为开启闹钟。此时，若想设置这一路的闹钟时间，可以点击“MOD”进入闹钟时间设置页面，分别对闹钟的小时和分钟设置后，再按“SET”返回闹钟设置页面并切换到下一路闹钟设置页面，直至第六路闹钟设置完成，时钟自动将以上设置信息启用并保存。从第六路闹钟退出并正常显示时间的一刻，秒复零。因此用按键设置时间时，要妥善运用这一特性来使秒从零开始。
设置项和显示内容：
年：ye
月：mo
日：da
时：ho
分：mi
整点报时：B
报时起始时间报时结束时间
闹钟: A1*，A2*，A3*，A4*，A5*，A6*
闹钟时间：小时 分钟
设定过程中长按“SET”键可退出设置，中途退出，会保存和启用已设置的信息。
（数码管显示英文字母时，有人以为显示内容怪异，其实，这是用七段数码管显示英文字母的正常现象。）
2、 语音设置缓存时间
“时”和“分”分开两句语音控制，先进行时的设置，然后再设置分，时和分设定完成后确定即可。
语音指令：“设置时为*（例，设置时为23）”，此时数码管应该在“时”位显示23，并播报“已设定时为23”；
“设置分为*（例，设置分为30）”，此时数码管“分”位应该显示30，并播报“已设定分为30”。
时和分设定完成后，要确定
语音指令：“确定”，“可以了”，“好了”
时钟会播报所设定的缓存时间。
三、语音设定运行时间
语音指令：“设为运行时间”
时钟会将缓存时间设定为运行的时间，并播报调整后的时间。但是，如果网络正常，设定的时间与北京时间有差别，会在开机一分钟内或每小时的网络同步过程中被更改。
四、进行网络校时
语音指令：“校时”，“网络校时”，“同步网络时间”
同步完成后播报：“网络时间同步完成，时间为：*点*分”。
五、整点报时功能设定
1、 关闭整点报时功能
语音指令：“取消整点报时”
2、 设置为全天整点报时
语音指令：“设置全天整点报时”，“开启全天整点报时”
3、 设置白天整点报时
语音指令：“设置白天整点报时”，“开启白天整点报时”
六、语音设定闹钟
1、 闹钟时间设定
将需要设定的闹钟时间通过语音设置为缓存时间后，通过语音指令控制设定为某一路闹钟时间
语音指令：“设为第*路（例，设置为第五路）”
数码管会显示该闹钟路数和闹钟时间，同时播报。
2、 闹钟开启
语音指令：“打开第*路（例，打开第四路）”
该路闹钟开启，同时，数码管会相应的显示该路为“ON”（例，A4ON），播报：“已开启第*路闹钟”。
3、 关闭闹钟
语音指令：“关闭第*路闹钟（例，关闭第六路闹钟）”
该路闹钟关闭，同时，数码管会相应的显示该路为“OF”（例，A6OF），播报：“已关闭第*路闹钟”。
4、 关闭所有闹钟
语音指令：“关闭所有闹钟”
各路闹钟均处于关闭状态，数码管显示“ALOF”，播报：“已关闭所有闹钟”。
5、 播报闹钟时间
语音指令：“第*路闹钟时间（例，第一路闹钟时间）”
七、播报时间
语音指令：“几点了”，“请报时”
八、播报日期
语音指令：“播报日期”，“今天多少号”，“今天星期几”
九、播报时钟状态
语音指令：“播报时钟状态”，“播报状态”
十、时间和秒显示
语音指令：“显示秒”，“切换显示”
时钟会显示当前时间的秒和毫秒，由于毫秒跳时非常快，给人一种时间紧迫感。5分钟后恢复显示时和分。
十、音量控制
1、 调大音量
语音指令：“大点声”
2、 调小音量
语音指令：“小点声”
3、 设置为最大音量
语音指令：“最大音量”
4、 设置为最小音量
语音指令：“最小音量”
5、 设置适中音量
语音指令：“音量适中”，“中等音量”
6、 设置静音
语音指令：“静音”
7、 取消静音
语音指令：“取消静音”
十一、运行状态下的按键功能
1、 MOD
按此键后，语音报时。
此键具有止闹功能，按下即可停止闹钟播报。
2、 UP
按此键后，切换显示“时、分”与“分、秒”。显示“分、秒”5分钟内无操作，则自动返回显示“时、分”状态。
3、 DOWN
按此键后，轮流显示当前的年、月、日、星期，并语音播报。
4、 SET
长按进入或退出时钟设置。点击播报时钟状态。
注意事项
由于电路所采用的ESP8266物联网WIFI模块仅支持2.4G WIFI网络，因此使用时请不要选用5G WIFI网络；
如果时钟出现乱码或无显示等状态，可断一下电再供电，或点击“RESET”键处理；
使用时请避免时钟进水或导电体接触电路元件，以免造成时钟的损坏。
相关视频介绍请参考：https://www.bilibili.com/video/BV1eG4y1U7Zn/?spm_id_from=333.999.0.0
本文中的时钟改进得较之功能更多，性能更稳定。 电路原理图、PCB图、面板等制作资料，SU-03T固件，ESP8266固件等，均可无偿提供。 恭喜参赛，不错的作品！ 有创新，语音控制 欢迎作品参赛！感谢支持DIY大赛！！！ 不错不错，也想做一套，先留爪，后学习，再实践:lol 不错不错，非常实用的电子语音控制时钟 radio988931 发表于 2023-10-29 15:21
恭喜参赛，不错的作品！
感谢关注和支持。 分立元件 发表于 2023-10-29 16:24
有创新，语音控制
感谢关注和支持:handshake hujingdi 发表于 2023-10-31 10:27
欢迎作品参赛！感谢支持DIY大赛！！！
感谢支持。 Frank660405 发表于 2023-12-13 10:42
不错不错，也想做一套，先留爪，后学习，再实践
感谢关注和支持，如果需要相关资料，请私信联系。 冷风1969 发表于 2023-12-23 13:16
不错不错，非常实用的电子语音控制时钟
感谢关注和支持:handshake 这么准的时钟，最大的不足是缺少秒显示，体现不出来高精度的长处，有秒显示，我才会动心。。。:lol 平林新月 发表于 2024-3-26 11:11
这么准的时钟，最大的不足是缺少秒显示，体现不出来高精度的长处，有秒显示，我才会动心。。。
如果方便可以进来本人的闲鱼店铺，您的需求可以提供。6位2.3吋数码管显示时钟有秒的显示。 松原老糊涂 发表于 2024-3-27 08:36
如果方便可以进来本人的闲鱼店铺，您的需求可以提供。6位2.3吋数码管显示时钟有秒的显示。
好的，我去看看。:handshake
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