论文部分内容阅读
摘要：为了适应现代化城市发展趋势，提高城市家居服务水平，满足家居特殊群体的需求，提高人们的生活质量，家居设备企业采用单片机和语音识别组块设计了智能家居语音控制系统，注入了语言指令识别技术，系统通过识别结果控制家居电气设备等家居的开关运行。该系统也运用了火焰、烟雾、温湿度感应器实施测量家庭环境，确保系统可以在多种情况下自动播放语音提示。以上这种智能化家居服务模式工作稳定，语音识别效率高，可以提高家居的防灾能力，最大化的保证人们的安全。
关键词：单片机;智能家居;语音控制系统;设计
中图分类号：G4 文献标识码：A
引言：
语音识别系统运用了人机交互技术，在后期发展下，该技术已经被普遍应用在工业生产、智能家居生活、医疗卫生系统、社会基础设施等方面。现阶段，家居电气设备采用的控制方法是人工直接接触、红外线感应的方法，随着智能技术的发展，手机和电脑智能控制的家居设备开始出现，这种设备不需要人工接触，具有自动化控制功能。其主要面向的是一些特殊群体，但是这种方式也有很大的不足，因此本文主要从单片机方面阐述智能家居语音控制系统设计。
一、系统构成
单片机智能家居语音控制系统主要由单片机控制模块、语言识别模块、MP3模块、传感器、电气驱动模块组成，通过模型结构呈现系统结构。咪头主要复杂声音信息的采集，并通过电路处理输送到语音识别模块进行加工，最终将加工结果输送到智能端口，通过端口再输送给单片机，单片机在接收结果后进行分析，并通过指令控制家居电气设备开关运行。单片机也可以通过指令促使MP3模块发送相关语音信息。该系统运行一般通过火焰、烟雾、温湿度传感器全方面检测室内环境变化情况，并通过参数对比及时发现环境是否超过预设值。当超过时，单片机输送指令到MP3模块中，MP3播放语音报警信息[1] 。
二、硬件电路设计
（1）单片机控制
该系统采用的是单片机STC90LE52ERC控制家居外围设备，该型号的单片机有高强度的抗干扰性、高运行、低耗能等特点，其运行指令可以和8051单片机重组，其控制模块可以组成最小系统。该系统采用的是3v供电，和LD3320语言识别系统具有相同的功能，这种优势可以提升系统数据处理的精准性和稳定性。
（2）语言识别和播放
LD3320语言模块由芯片、咪头、电路组成，该模块主要复杂采集语音信息并对特定语言信号进行识别，通过兼容模式和单片机连接。在该模块工作中，当麦克风收集到语音信號时，该模块可以直接识别出信号，芯片会出现一个中断信号通过管脚将语音信号返送给单片机，最终通过其他管脚传输给单片机处理。该模块芯片存储空间大，识别功能强，但是在复杂系统中存在不足，对此该系统设计时主要将芯片用于存储语言控制指令，并利用MP3电路保存语言信息、语音流，通过MP3特定格式，将其存放在SD卡内。该模块主要通过MP3接受单片机进行信号控制，通过驱动喇叭播放出语音信息流。
（3）传感器和设备驱动
该系统内部的火焰和烟雾传感器通过电路运行，湿温度传感器采用DHT11，这三种传感器独立运作对室内火焰、烟雾、湿温度进行检测，获取相关信息，并将信息及时传输给单片机，在遇到火灾时，单片机驱动MP3播报出火灾报警信息。当烟雾浓度、温湿度超出预设参数时，单片机也会驱动MP3发出语音信息，此外，该系统的LED灯也会发出报警信号。另外，该系统在控制家居电气设备时采用的是驱动控制电路系统，该电路系统主要由光电耦合器和可控硅组成，如果通过一种系统工作就需要选择一个端口连接，如果还需要控制其他电气设备，就需要将该电路和其他端口进行连接。其中光电耦合器主要对单片机电路控制电路和动力电路进行分离，为了更好的驱动不同类型的家居电气设备需要采用电压高、电流大的可控硅[2] 。
三、系统软件设计
该系统在运行中，语音识别模块芯片可以自动进行初始化，将运行中识别的语音条目自动列表，当语音信号传输后进行识别，并通过中断信号在识别后向主控制器发送中止信号，主控制器通过控制线路将识别结果归送到寄存器中，最终发送出控制指令，语音将控制指令写进程序图中。该系统采用的人指令工作模式，LD3320语言模块将语音信号和触动指令进行兼容，并继续收集语音信号，获取到关键信号后，将其和列表中的关键口令进行第二次兼容，如果兼容结果符合预设值，则及时将识别信息传送给单片机，单片机通过设备控制指令和语言指令具体执行，当兼容结果不符合预设值时，需要重新采集信号，重新触发指令。该系统在设计时，为了提高识别效率，降低匹配误差，采用了以下方法：第一，先设置语言识别条目，并逐步增加和识别列表有关系的其他条目，吸收错误语言信息;第二，采用口令控制方法，降低室内环境杂声，降低系统识别误差信息。另外，在整个系统运行中，该系统模块可以循环工作，重复检测室内环境火焰、烟雾、湿温度信息，当检测到有效信号时，单片机会自动驱使MP3发出语音报警信号[3] 。
四、结束语
该系统设计主要利用单片机和语音识别模块完成了智能家居语音控制系统设计模型，该系统可以识别出多种语音指令，并根据识别结果通过单片机、MP3控制家居电气设备的开关。并可以检测出室内环境的火焰、烟雾、湿温度变化情况，以此及时预防灾情，在一定的情况下，单片机和语言识别模块可以输送语音提示，以此保证居民可以安全居住，也可以进一步提升特殊群体的生活质量，为特殊群体提供个性化的家居服务。通过相关实践研究发现，该系统运行稳定，语音识别效率高、运行结构简单，可以对家居电气设备进行实时控制。
参考文献
[1] 王岭娥， 白佳荣. 基于语音控制的智能家居系统的设计与实现[J]. 华北理工大学学报（自然科学版）， 2019， v.41;No.153（03）：141-146.
[2] 陈梅芬， 李伟权. 基于语音控制技术的简易智能家居系统设计[J]. 电子世界， 2019， No.578（20）：133-134.
[3] 陶发展，卫延波. 基于离线语音的智能家居控制系统设计[J]. 电子质量， 2020， No.403（10）：71-73.
关键词：单片机;智能家居;语音控制系统;设计
中图分类号：G4 文献标识码：A
引言：
语音识别系统运用了人机交互技术，在后期发展下，该技术已经被普遍应用在工业生产、智能家居生活、医疗卫生系统、社会基础设施等方面。现阶段，家居电气设备采用的控制方法是人工直接接触、红外线感应的方法，随着智能技术的发展，手机和电脑智能控制的家居设备开始出现，这种设备不需要人工接触，具有自动化控制功能。其主要面向的是一些特殊群体，但是这种方式也有很大的不足，因此本文主要从单片机方面阐述智能家居语音控制系统设计。
一、系统构成
单片机智能家居语音控制系统主要由单片机控制模块、语言识别模块、MP3模块、传感器、电气驱动模块组成，通过模型结构呈现系统结构。咪头主要复杂声音信息的采集，并通过电路处理输送到语音识别模块进行加工，最终将加工结果输送到智能端口，通过端口再输送给单片机，单片机在接收结果后进行分析，并通过指令控制家居电气设备开关运行。单片机也可以通过指令促使MP3模块发送相关语音信息。该系统运行一般通过火焰、烟雾、温湿度传感器全方面检测室内环境变化情况，并通过参数对比及时发现环境是否超过预设值。当超过时，单片机输送指令到MP3模块中，MP3播放语音报警信息[1] 。
二、硬件电路设计
（1）单片机控制
该系统采用的是单片机STC90LE52ERC控制家居外围设备，该型号的单片机有高强度的抗干扰性、高运行、低耗能等特点，其运行指令可以和8051单片机重组，其控制模块可以组成最小系统。该系统采用的是3v供电，和LD3320语言识别系统具有相同的功能，这种优势可以提升系统数据处理的精准性和稳定性。
（2）语言识别和播放
LD3320语言模块由芯片、咪头、电路组成，该模块主要复杂采集语音信息并对特定语言信号进行识别，通过兼容模式和单片机连接。在该模块工作中，当麦克风收集到语音信號时，该模块可以直接识别出信号，芯片会出现一个中断信号通过管脚将语音信号返送给单片机，最终通过其他管脚传输给单片机处理。该模块芯片存储空间大，识别功能强，但是在复杂系统中存在不足，对此该系统设计时主要将芯片用于存储语言控制指令，并利用MP3电路保存语言信息、语音流，通过MP3特定格式，将其存放在SD卡内。该模块主要通过MP3接受单片机进行信号控制，通过驱动喇叭播放出语音信息流。
（3）传感器和设备驱动
该系统内部的火焰和烟雾传感器通过电路运行，湿温度传感器采用DHT11，这三种传感器独立运作对室内火焰、烟雾、湿温度进行检测，获取相关信息，并将信息及时传输给单片机，在遇到火灾时，单片机驱动MP3播报出火灾报警信息。当烟雾浓度、温湿度超出预设参数时，单片机也会驱动MP3发出语音信息，此外，该系统的LED灯也会发出报警信号。另外，该系统在控制家居电气设备时采用的是驱动控制电路系统，该电路系统主要由光电耦合器和可控硅组成，如果通过一种系统工作就需要选择一个端口连接，如果还需要控制其他电气设备，就需要将该电路和其他端口进行连接。其中光电耦合器主要对单片机电路控制电路和动力电路进行分离，为了更好的驱动不同类型的家居电气设备需要采用电压高、电流大的可控硅[2] 。
三、系统软件设计
该系统在运行中，语音识别模块芯片可以自动进行初始化，将运行中识别的语音条目自动列表，当语音信号传输后进行识别，并通过中断信号在识别后向主控制器发送中止信号，主控制器通过控制线路将识别结果归送到寄存器中，最终发送出控制指令，语音将控制指令写进程序图中。该系统采用的人指令工作模式，LD3320语言模块将语音信号和触动指令进行兼容，并继续收集语音信号，获取到关键信号后，将其和列表中的关键口令进行第二次兼容，如果兼容结果符合预设值，则及时将识别信息传送给单片机，单片机通过设备控制指令和语言指令具体执行，当兼容结果不符合预设值时，需要重新采集信号，重新触发指令。该系统在设计时，为了提高识别效率，降低匹配误差，采用了以下方法：第一，先设置语言识别条目，并逐步增加和识别列表有关系的其他条目，吸收错误语言信息;第二，采用口令控制方法，降低室内环境杂声，降低系统识别误差信息。另外，在整个系统运行中，该系统模块可以循环工作，重复检测室内环境火焰、烟雾、湿温度信息，当检测到有效信号时，单片机会自动驱使MP3发出语音报警信号[3] 。
四、结束语
该系统设计主要利用单片机和语音识别模块完成了智能家居语音控制系统设计模型，该系统可以识别出多种语音指令，并根据识别结果通过单片机、MP3控制家居电气设备的开关。并可以检测出室内环境的火焰、烟雾、湿温度变化情况，以此及时预防灾情，在一定的情况下，单片机和语言识别模块可以输送语音提示，以此保证居民可以安全居住，也可以进一步提升特殊群体的生活质量，为特殊群体提供个性化的家居服务。通过相关实践研究发现，该系统运行稳定，语音识别效率高、运行结构简单，可以对家居电气设备进行实时控制。
参考文献
[1] 王岭娥， 白佳荣. 基于语音控制的智能家居系统的设计与实现[J]. 华北理工大学学报（自然科学版）， 2019， v.41;No.153（03）：141-146.
[2] 陈梅芬， 李伟权. 基于语音控制技术的简易智能家居系统设计[J]. 电子世界， 2019， No.578（20）：133-134.
[3] 陶发展，卫延波. 基于离线语音的智能家居控制系统设计[J]. 电子质量， 2020， No.403（10）：71-73.