基于語音識別技術的智能家居系統(tǒng)的設計

重慶文理學院電子電氣工程學院 楊保亮 陳玉芳

1 引言

智能家居是利用計算機技術、網絡技術、互聯網技術服務讓我們生活更舒適、更高效、更安全的一種智能生活方式，通過一定的傳感器和網絡服務讓居住環(huán)境能夠自我保護，隨時匯報家里的情況，同時讓身在異地的主人可以對家里的各種電器設備進行一定的管理等[1-2]。智能化是我們現在時代主題，智能化也是智能家居的一個重要的特征，這里提出了基于語音識別技術智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過語音對各種電器設備進行控制，改變了文獻[3-4]通過電子終端控制的不便。該系統(tǒng)以STM32為整個系統(tǒng)的核心處理器，LD3320語音模塊負責進行語音信息的采集與識別等，用繼電器去控制家里各類電器的工作狀態(tài)，同時通過各種傳感器去感知家里的各種狀態(tài)，STM32根據用戶設定的要求進行一定的控制等。經過實踐證明，該系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點，具有一定的學習和使用價值。

2 系統(tǒng)結構框圖

基于語音識別技術的智能家居系統(tǒng)主要有STM32單片機最小系統(tǒng)、各種傳感器模塊、電源、存儲器擴展、人機交互、語音識別模塊、通信接口模塊、繼電器驅動電路、各種電器設備等。各種傳感器負責采集家居環(huán)境的各種狀態(tài)，主要包括溫度、濕度、有害氣體的濃度、家里有沒有人的情況。語音識別模塊主要采集用戶的語音命令轉換成一定格式的數據信息發(fā)送給STM32處理器。通信接口接口負責把各種家具環(huán)境的狀態(tài)按照一定的格式向處理器傳輸。STM最小系統(tǒng)負責接收各個傳感器的數據，然后根據人機交互接口得到命令或者從存儲器中獲取先前的命令，控制各種家電進行一定的操作，具體的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

3 硬件電路的設計

3.1 語音識別模塊的設計

LD3320是有ICRoute公司設計生產的語音識別芯片。該芯片集成了語音識別處理器和AD、DA轉換器、麥克風接口、聲音輸出接口等。所以在設計電路的時候基本不需要太多的芯片就可以實現語言識別功能，LD3320和單片機的設計電路如圖2所示[5-6]。

圖2 語音識別模塊的電路

圖3 繼電器兩路驅動電路圖

3.2 各種電器驅動電路的設計

由于家里電器設備的對電壓的要求不一樣，這里我們采用電機和繼電器進行控制，其中常用電器設備采用繼電器進行控制，為了使系統(tǒng)工作更可靠，控制器單獨設計和生產，接口采用統(tǒng)一的模式，采用3.5MM定位的孔固定，家用電器的控制板的實物和兩路繼電器電路圖如3所示。

4 軟件設計

軟件設計是整個系統(tǒng)的靈活，該系統(tǒng)的主要工作就是通過各種傳感器獲取家居環(huán)境的各種狀態(tài)，然后根據人機相互的命令或者存儲器的里面的經驗數據對各種智能電器控制的過程。其中該系統(tǒng)為了提高智能化，采用了語言識別技術，主要用來采集現場或者遠程的語音信息進行處理，這樣可以讓用戶在做其他事情的時候也可以方便的發(fā)出命令。系統(tǒng)軟件主要由主程序如下圖所示，主要由系統(tǒng)初始化、經驗數據的獲取、人機交互、數據通信和控制各種電器等功能，流程圖如圖4所示。

圖4 程序流程圖

圖5 智能家居的模型

5 結論

本文提出了基于語音識別技術的智能家居系統(tǒng)的設計方案，主要通過LD3320語音模塊進行語音信息的采集與預處理，然后通過串口傳輸到STM32F103ZET6，處理器根據接收的數據和各種電器的原有的狀態(tài)，然后控制各種智能設備進行一定的操作。具體的實物模型如圖5所示，經過自己搭建實驗證明，該系統(tǒng)精度高、結構簡單、性價比高，具有一定的實用價值。

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