معماری سیستم: از دستور صوتی تا حرکت مکانیکی
این گزارش تعاملی به بررسی دقیق اجزای نرمافزاری و سختافزاری مورد نیاز برای ساخت یک سیستم کنترل هوشمند میپردازد. ما کتابخانههای پایتون برای پردازش صوت، پروتکل ارتباطی سریال، و میکروکنترلرهای مناسب را تحلیل میکنیم.
۱. اکوسیستم پایتون (مغز سیستم)
در این بخش، تک تک کتابخانههای مورد نیاز برای دریافت صوت، تبدیل آن به متن، و ارسال دستورات را بررسی میکنیم. برای مشاهده جزئیات فنی و عملکرد هر کتابخانه، روی کارت مربوطه کلیک کنید.
تحلیل منابع سیستم
نمودار روبرو تخمینی از میزان مصرف منابع (پردازنده و حافظه) و پیچیدگی پیادهسازی هر کتابخانه را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میکنید، مدل هوش مصنوعی Whisper بیشترین بار پردازشی را دارد، در حالی که کتابخانههای سیستمی مانند Serial بسیار سبک هستند.
عملکرد اصلی
شیوه پردازش
۲. پروتکل ارتباط سریال (پل ارتباطی)
ارتباط سریال (Serial Communication) روشی استاندارد برای تبادل داده بین کامپیوتر و میکروکنترلر است. در اینجا با ساختار بستههای داده و سرعت انتقال آشنا میشویم.
🔌 پروتکل UART چیست؟
پروتکل UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) یک روش ارتباطی غیرهمگام است. یعنی سیگنال کلاک (Clock) جداگانهای فرستاده نمیشود. در عوض، هر دو دستگاه باید روی یک سرعت مشخص (Baud Rate) توافق کنند.
- Baud Rate: تعداد بیتهای ارسالی در ثانیه (مثلاً 9600).
- Start Bit: یک بیت (0) که شروع پیام را اعلام میکند.
- Data Bits: معمولاً 8 بیت که حاوی اطلاعات اصلی است.
- Stop Bit: یک یا دو بیت (1) که پایان بسته را مشخص میکند.
شبیهساز ارسال بایت
مقایسه سرعتهای رایج (Baud Rate)
سرعت انتقال بر حسب بیت بر ثانیه (bps)
۳. سختافزار و ابزارها (بدنه فیزیکی)
برای پیادهسازی فیزیکی، نیاز به میکروکنترلرهایی داریم که واحد UART داشته باشند و ابزارهایی که ارتباط را ممکن سازند.
Arduino Uno / Nano (ATmega328P)
محبوبترین گزینه برای مبتدیان. دارای یک پورت سختافزاری سریال (UART) که معمولاً به مبدل USB متصل است.
- ✅ ولتاژ منطقی: 5 ولت (سازگار با اکثر سروو موتورها)
- ✅ کتابخانه: بسیار ساده (`Serial.begin(9600)`)
- ⚠️ محدودیت: فقط یک پورت سریال سختافزاری دارد.