中山市建斌中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 肖慧力

智能家居的使用，方便了人們的生活，更好的為群眾和社會(huì)服務(wù)。移動(dòng)終端系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的核心部分，同時(shí)以多樣化、完全開放的界面設(shè)計(jì)，豐富了人們生活，并受到現(xiàn)代人們的青睞。以單片機(jī)為基礎(chǔ)，注重對(duì)語音識(shí)別方式的考慮，積極掌握單片機(jī)控制技術(shù)。本文主要研究以單片機(jī)為基礎(chǔ)的語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、控制系統(tǒng)運(yùn)用等內(nèi)容。

智能家居系統(tǒng)中，語音識(shí)別技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，有效沖破傳輸距離限制，通過采用自動(dòng)化，有效提升智能家居系統(tǒng)的控制功能。采用單片機(jī)的控制方式，在現(xiàn)場(chǎng)總線和單片機(jī)語音識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，智能家居控制系統(tǒng)得到大范圍運(yùn)用。了解語音識(shí)別技術(shù)的概念及主要特點(diǎn)，科學(xué)的分類語音識(shí)別系統(tǒng)，掌握語音識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，有效確保智能家居語音識(shí)別系統(tǒng)的更好運(yùn)用。了解語音識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成，主要以單片機(jī)作為主要控制，在各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)若干個(gè)子系統(tǒng)的科學(xué)控制，準(zhǔn)確的完成各個(gè)指令動(dòng)作。

1.語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

單片機(jī)為基礎(chǔ)的語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)的功能各異，在實(shí)際運(yùn)用中，針對(duì)不同家居進(jìn)行有效的智能化語音控制，使得家居控制智能化、先進(jìn)性。掌握語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基本要求，將單片機(jī)作為命令處理中的主要操作指令，借助語音識(shí)別技術(shù)快速識(shí)別操作命令。制定總體設(shè)計(jì)方案，以安全性為考慮，設(shè)計(jì)一個(gè)智能化的家居語音控制體系，設(shè)計(jì)好芯片，同時(shí)在觸摸屏、傳感器、無線模塊、開關(guān)等部件的支持下，通過麥克傳遞語音信號(hào)，在經(jīng)過芯片處理，將系統(tǒng)可識(shí)別的信號(hào)送至CPU處理器?？刂栖浖M(jìn)行系統(tǒng)功能識(shí)別，在串口向無線模塊發(fā)出相應(yīng)的操作指令，借助無線模塊，系統(tǒng)控制命令被快速傳送至另一個(gè)無線模塊，這是智能家居控制系統(tǒng)的語音識(shí)別過程。系統(tǒng)控制的整個(gè)過程中，家庭內(nèi)部的各種電器和傳感器進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)活動(dòng)，促進(jìn)智能系統(tǒng)的科學(xué)控制。圖1為智能家居語音識(shí)別控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。

圖1 智能家居語音識(shí)別控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究

2.1 智能控制器設(shè)計(jì)

采用高性能16為單片機(jī)作為智能化控制器，該系統(tǒng)的工作頻率最高達(dá)到49.152MHz，具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)微處理器功能。設(shè)計(jì)智能化控制器，借助單片機(jī)快速處理系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)，并促進(jìn)信號(hào)傳遞，讓芯片同時(shí)具有函數(shù)庫和語音處理等的雙重功能，構(gòu)建函數(shù)庫，在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)語音識(shí)別產(chǎn)品和數(shù)字聲音產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)。圖2為語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)框架圖。

圖2 語音識(shí)別 智能家居控制系統(tǒng)框架圖

2.2 處理器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)嵌入式處理器，如X86、ARM、MIPS等，綜合性考慮處理器的系統(tǒng)需求與系統(tǒng)開發(fā)時(shí)的通用性，及時(shí)借助相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資料來了解處理器系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)，以單片機(jī)為基礎(chǔ)，保存了大量可參考的信息資料。采用嵌入式處理器，并進(jìn)一步開發(fā)，比如將芯片選擇為內(nèi)核設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保選用的芯片可以流暢運(yùn)行，最終將S3C6410作為主芯片。選用適應(yīng)性更強(qiáng)的操作系統(tǒng)，集掌上電腦與嵌入式設(shè)備為一體，廣泛運(yùn)用智能化操作軟件，并根據(jù)系統(tǒng)軟件自身特點(diǎn)來進(jìn)行有效掌控。

2.3 遠(yuǎn)程控制接口電路設(shè)計(jì)

由單片機(jī)構(gòu)成遠(yuǎn)程控制電話網(wǎng)接口電路，中央處理器為主要的控制裝置，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)的重要器件。為加快信息傳送，由振鈴檢測(cè)電路、掛機(jī)電路、電話線接口電路、判斷電路等部分構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其主要任務(wù)為收發(fā)電路信號(hào)。當(dāng)用戶借助遠(yuǎn)程功能撥打家中電話時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到這一信號(hào)，立即發(fā)送振鈴信號(hào)到電路上，開始計(jì)數(shù)，五次振鈴后無反應(yīng)，控制器自動(dòng)掛斷電話并發(fā)出摘機(jī)信號(hào)，這是電話機(jī)模擬的重點(diǎn)。信號(hào)在接收過程中發(fā)生中斷，此時(shí)由單片機(jī)發(fā)送中斷處理請(qǐng)求，同時(shí)產(chǎn)生信號(hào)中斷相應(yīng)，迅速驗(yàn)證密碼信息的正確性，密碼正確方可進(jìn)入主系統(tǒng)控制界面，進(jìn)行指令操作，比如通過按鍵、直接口令等形式為用戶提供語音提示服務(wù)，便于用戶輸入信息并將其保存于存儲(chǔ)器中，有效保證了主控制器運(yùn)行操作動(dòng)作的有效性。電話掛機(jī)狀態(tài)下，電話線會(huì)為電話交換器提供足夠直流電壓，保持電話交換器正常使用，在用戶被呼叫的這一環(huán)節(jié)，系統(tǒng)輪流發(fā)送被呼叫信號(hào)，此時(shí)還會(huì)產(chǎn)生振鈴信號(hào)，及時(shí)提示用戶有電話進(jìn)來。實(shí)踐中得知：振鈴失真概率在11%以下，電話機(jī)交換器的有效電壓為90±15V，振鈴間隔為4秒，振鈴信號(hào)發(fā)送過程只需1秒。隔離作用下，振鈴信號(hào)與光電耦合器融合，同時(shí)輸出不規(guī)律的方波信號(hào)，光耦影響下，方波信號(hào)被迅速發(fā)送至單片機(jī)上，并進(jìn)行振鈴信號(hào)傳輸和計(jì)數(shù)。三極管開關(guān)電路主要作用是控制系統(tǒng)繼電器，并進(jìn)行摘機(jī)電路模擬，避免了多余電阻接入，在運(yùn)用單片機(jī)的基礎(chǔ)上，摘機(jī)、掛機(jī)等指令以高電平方式實(shí)現(xiàn)。

2.4 無線通信技術(shù)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的智能家居中，通常使用有線方式控制各種家居設(shè)備，需要將導(dǎo)線安置在墻體內(nèi)部，只有這樣才能保持室內(nèi)美觀?？萍嫉牟粩噙M(jìn)步，目前逐漸向無線通信技術(shù)運(yùn)用在智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有效擺脫傳統(tǒng)的智能家居控制的限制，以無線形式控制各種家居設(shè)備，有效增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。例如采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備控制，比較先進(jìn)的：WIFI技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等，并對(duì)紅外線技術(shù)靈活運(yùn)用，有效拓展無線通信技術(shù)的運(yùn)用空間。先進(jìn)的藍(lán)牙技術(shù)可以在短距離實(shí)現(xiàn)無線通信，其主要具有傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)等明顯優(yōu)勢(shì)，以技術(shù)指標(biāo)需求為重點(diǎn)考慮，但是在多層墻體通信的條件下，容易出現(xiàn)通信失敗，因此目前藍(lán)牙技術(shù)沒有在智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到廣泛運(yùn)用。WIFI技術(shù)在特定頻段范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無線通信，其無線傳輸速度比藍(lán)牙更快，組網(wǎng)方便，同時(shí)支持的節(jié)點(diǎn)較多，便于為用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源信息，所以受到了廣大智能家居用戶的青睞。

3.以單片機(jī)為基礎(chǔ)的語音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)運(yùn)用

3.1 語音識(shí)別功能的運(yùn)用

智能家居語音識(shí)別控制系統(tǒng)具有技術(shù)領(lǐng)先的LD3320核心，同時(shí)選用的是51系統(tǒng)單片機(jī)，主要考慮的是產(chǎn)品成本以及系統(tǒng)功能運(yùn)用的問題。采取智能化獨(dú)立控制，單芯片在智能家居語音識(shí)別系統(tǒng)控制的運(yùn)用中，用戶只需要說出關(guān)鍵詞，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單芯片的有效控制，由時(shí)鐘、復(fù)位、輸入電路、輸出電路、電源等部分構(gòu)成語音識(shí)別模塊，并在語音識(shí)別和聲音控制中得到廣泛運(yùn)用。例如實(shí)際生活中，用戶只需要對(duì)著語音遙控器說話，就可以給空調(diào)發(fā)送打開指令，空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能化的語音識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，同時(shí)在用戶指令的操控下，自動(dòng)進(jìn)行換氣、省電模式、除甲醛、清掃、風(fēng)扇模式等多個(gè)功能的快速轉(zhuǎn)換，使用起來更為便利。智能機(jī)器人的出現(xiàn)，使得智能化行業(yè)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)造性的語音交互，具有家電智能管家、生活助手等多重身份，動(dòng)態(tài)的感知家居環(huán)境的溫度、照明亮度、濕度等環(huán)境情況，智能化的感知用戶的生活習(xí)慣，便于提供及時(shí)性的家居服務(wù)，根據(jù)主人指令作出相應(yīng)的控制動(dòng)作，由此成為用戶的生活管家。

3.2 無線通信技術(shù)的運(yùn)用

無線通信技術(shù)作為一種局域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于用戶，采用射頻技術(shù)為用戶提供及時(shí)性的生活服務(wù)。比如wifi技術(shù)在智能家居系統(tǒng)控制中擔(dān)任著多個(gè)角色，控制家用設(shè)備，并對(duì)照明設(shè)備、音頻設(shè)備、空調(diào)等電器進(jìn)行智能化控制，將智能化網(wǎng)關(guān)作為移動(dòng)終端，并具有先進(jìn)的報(bào)警功能，在臥室、廚房等無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字可視化對(duì)講，幫助用戶及時(shí)處理險(xiǎn)情，在特定情況下還可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)抓拍，促進(jìn)系統(tǒng)信息有效管理與分布。藍(lán)牙技術(shù)的運(yùn)用案例：有效監(jiān)控家庭環(huán)境，采取遠(yuǎn)程措施調(diào)節(jié)用戶家中的溫度、濕度、光照等情況，為用戶營(yíng)造更為舒適的居住環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)，促進(jìn)用戶生活服務(wù)智能化。

4.結(jié)束語

針對(duì)不同家居進(jìn)行有效的智能化語音控制，使得家居控制智能化，由單片機(jī)構(gòu)成遠(yuǎn)程控制電話網(wǎng)接口電路，由振鈴檢測(cè)電路、掛機(jī)電路、電話線接口電路、判斷電路等部分構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其主要任務(wù)為收發(fā)電路信號(hào)，摘機(jī)、掛機(jī)等指令以高電平方式實(shí)現(xiàn)。空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能化的語音識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，采用射頻技術(shù)為用戶提供及時(shí)性的生活服務(wù)，特定情況下還可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)抓拍，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息有效管理與分布，促進(jìn)用戶生活服務(wù)智能化，無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字可視化對(duì)講，幫助用戶及時(shí)處理險(xiǎn)情。