重慶文理學(xué)院電子電氣工程學(xué)院 楊保亮 陳玉芳

1 引言

智能家居是利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)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(wǎng)絡(luò)服務(wù)讓居住環(huán)境能夠自我保護(hù)，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(shè)備進(jìn)行一定的管理等[1-2]。智能化是我們現(xiàn)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(shù)智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過語音對各種電器設(shè)備進(jìn)行控制，改變了文獻(xiàn)[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(fù)責(zé)進(jìn)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(jù)用戶設(shè)定的要求進(jìn)行一定的控制等。經(jīng)過實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的學(xué)習(xí)和使用價值。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

基于語音識別技術(shù)的智能家居系統(tǒng)主要有STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)、各種傳感器模塊、電源、存儲器擴(kuò)展、人機(jī)交互、語音識別模塊、通信接口模塊、繼電器驅(qū)動電路、各種電器設(shè)備等。各種傳感器負(fù)責(zé)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(zhuǎn)換成一定格式的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給STM32處理器。通信接口接口負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)接收各個傳感器的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)人機(jī)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(jìn)行一定的操作，具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 硬件電路的設(shè)計

3.1 語音識別模塊的設(shè)計

LD3320是有ICRoute公司設(shè)計生產(chǎn)的語音識別芯片。該芯片集成了語音識別處理器和AD、DA轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等。所以在設(shè)計電路的時候基本不需要太多的芯片就可以實(shí)現(xiàn)語言識別功能，LD3320和單片機(jī)的設(shè)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(qū)動電路圖

3.2 各種電器驅(qū)動電路的設(shè)計

由于家里電器設(shè)備的對電壓的要求不一樣，這里我們采用電機(jī)和繼電器進(jìn)行控制，其中常用電器設(shè)備采用繼電器進(jìn)行控制，為了使系統(tǒng)工作更可靠，控制器單獨(dú)設(shè)計和生產(chǎn)，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(shí)物和兩路繼電器電路圖如3所示。

4 軟件設(shè)計

軟件設(shè)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(jù)人機(jī)相互的命令或者存儲器的里面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(shù)，主要用來采集現(xiàn)場或者遠(yuǎn)程的語音信息進(jìn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)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(jié)論

本文提出了基于語音識別技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計方案，主要通過LD3320語音模塊進(jìn)行語音信息的采集與預(yù)處理，然后通過串口傳輸?shù)絊TM32F103ZET6，處理器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)和各種電器的原有的狀態(tài)，然后控制各種智能設(shè)備進(jìn)行一定的操作。具體的實(shí)物模型如圖5所示，經(jīng)過自己搭建實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)精度高、結(jié)構(gòu)簡單、性價比高，具有一定的實(shí)用價值。

[1]胡學(xué)芝,程海博．基于STM32 的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]．湖北理工學(xué)院學(xué)報,2018,30(1)∶1-4．

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[3]劉洋,楊保亮．基于Android平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]．微型機(jī)與應(yīng)用2016, 35(3)∶88-91．

[4]許秀富．Android手機(jī)的智能家居語音控制系統(tǒng)設(shè)計[J]．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2018,(1)∶48-51．

[5]羅貴舟,熊曉東．基于LD3320的智能LED照明系統(tǒng)研究[J]．電子世界,2017,(2)∶182-186．

[6]林航．基于LD3320的智能家庭語音控制系統(tǒng)設(shè)計[J]．寧德師范學(xué)院學(xué)報,2017,29(4)∶426-430．