以單片機為基礎的語音識別智能家居控制系統研究

中山市建斌中等職業技術學校 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服務。移動終端系統作為智能家居系統的核心部分，同時以多樣化、完全開放的界面設計，豐富了人們生活，并受到現代人們的青睞。以單片機為基礎，注重對語音識別方式的考慮，積極掌握單片機控制技術。本文主要研究以單片機為基礎的語音識別智能家居控制系統的總體設計、系統設計方案、控制系統運用等內容。

智能家居系統中，語音識別技術得到廣泛運用，有效沖破傳輸距離限制，通過采用自動化，有效提升智能家居系統的控制功能。采用單片機的控制方式，在現場總線和單片機語音識別技術的基礎上，智能家居控制系統得到大范圍運用。了解語音識別技術的概念及主要特點，科學的分類語音識別系統，掌握語音識別技術的運用要點，在此基礎上，有效確保智能家居語音識別系統的更好運用。了解語音識別系統的構成，主要以單片機作為主要控制，在各個子系統的協調下，實現對若干個子系統的科學控制，準確的完成各個指令動作。

1.語音識別智能家居控制系統的總體設計

單片機為基礎的語音識別智能家居控制系統的功能各異，在實際運用中，針對不同家居進行有效的智能化語音控制，使得家居控制智能化、先進性。掌握語音識別智能家居控制系統總體設計的基本要求，將單片機作為命令處理中的主要操作指令，借助語音識別技術快速識別操作命令。制定總體設計方案，以安全性為考慮，設計一個智能化的家居語音控制體系，設計好芯片，同時在觸摸屏、傳感器、無線模塊、開關等部件的支持下，通過麥克傳遞語音信號，在經過芯片處理，將系統可識別的信號送至CPU處理器。控制軟件進行系統功能識別，在串口向無線模塊發出相應的操作指令，借助無線模塊，系統控制命令被快速傳送至另一個無線模塊，這是智能家居控制系統的語音識別過程。系統控制的整個過程中，家庭內部的各種電器和傳感器進行有效的監測活動，促進智能系統的科學控制。圖1為智能家居語音識別控制系統總體設計。

圖1 智能家居語音識別控制系統總體設計

2.語音識別智能家居控制系統設計方案研究

2.1 智能控制器設計

采用高性能16為單片機作為智能化控制器，該系統的工作頻率最高達到49.152MHz，具有很強的計算機微處理器功能。設計智能化控制器，借助單片機快速處理系統中的數字信號，并促進信號傳遞，讓芯片同時具有函數庫和語音處理等的雙重功能，構建函數庫，在此基礎上，促進語音識別產品和數字聲音產品的進一步開發。圖2為語音識別智能家居控制系統框架圖。

圖2 語音識別 智能家居控制系統框架圖

2.2 處理器的設計

設計嵌入式處理器，如X86、ARM、MIPS等，綜合性考慮處理器的系統需求與系統開發時的通用性，及時借助相關的網絡資料來了解處理器系統開發相關技術，以單片機為基礎，保存了大量可參考的信息資料。采用嵌入式處理器，并進一步開發，比如將芯片選擇為內核設計的基礎工作，保證系統正常運行，確保選用的芯片可以流暢運行，最終將S3C6410作為主芯片。選用適應性更強的操作系統，集掌上電腦與嵌入式設備為一體，廣泛運用智能化操作軟件，并根據系統軟件自身特點來進行有效掌控。

2.3 遠程控制接口電路設計

由單片機構成遠程控制電話網接口電路，中央處理器為主要的控制裝置，同時也是整個系統的重要器件。為加快信息傳送，由振鈴檢測電路、掛機電路、電話線接口電路、判斷電路等部分構成數據傳輸系統，其主要任務為收發電路信號。當用戶借助遠程功能撥打家中電話時，系統檢測到這一信號，立即發送振鈴信號到電路上，開始計數，五次振鈴后無反應，控制器自動掛斷電話并發出摘機信號，這是電話機模擬的重點。信號在接收過程中發生中斷，此時由單片機發送中斷處理請求，同時產生信號中斷相應，迅速驗證密碼信息的正確性，密碼正確方可進入主系統控制界面，進行指令操作，比如通過按鍵、直接口令等形式為用戶提供語音提示服務，便于用戶輸入信息并將其保存于存儲器中，有效保證了主控制器運行操作動作的有效性。電話掛機狀態下，電話線會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節，系統輪流發送被呼叫信號，此時還會產生振鈴信號，及時提示用戶有電話進來。實踐中得知：振鈴失真概率在11%以下，電話機交換器的有效電壓為90±15V，振鈴間隔為4秒，振鈴信號發送過程只需1秒。隔離作用下，振鈴信號與光電耦合器融合，同時輸出不規律的方波信號，光耦影響下，方波信號被迅速發送至單片機上，并進行振鈴信號傳輸和計數。三極管開關電路主要作用是控制系統繼電器，并進行摘機電路模擬，避免了多余電阻接入，在運用單片機的基礎上，摘機、掛機等指令以高電平方式實現。

2.4 無線通信技術設計

傳統的智能家居中，通常使用有線方式控制各種家居設備，需要將導線安置在墻體內部，只有這樣才能保持室內美觀。科技的不斷進步，目前逐漸向無線通信技術運用在智能家居控制系統設計中，有效擺脫傳統的智能家居控制的限制，以無線形式控制各種家居設備，有效增強用戶體驗。例如采用無線通信技術實現家居設備控制，比較先進的：WIFI技術、藍牙技術等，并對紅外線技術靈活運用，有效拓展無線通信技術的運用空間。先進的藍牙技術可以在短距離實現無線通信，其主要具有傳輸速度快、抗干擾能力強等明顯優勢，以技術指標需求為重點考慮，但是在多層墻體通信的條件下，容易出現通信失敗，因此目前藍牙技術沒有在智能家居控制系統設計中得到廣泛運用。WIFI技術在特定頻段范圍內可以實現無線通信，其無線傳輸速度比藍牙更快，組網方便，同時支持的節點較多，便于為用戶提供網絡資源信息，所以受到了廣大智能家居用戶的青睞。

3.以單片機為基礎的語音識別智能家居控制系統運用

3.1 語音識別功能的運用

智能家居語音識別控制系統具有技術領先的LD3320核心，同時選用的是51系統單片機，主要考慮的是產品成本以及系統功能運用的問題。采取智能化獨立控制，單芯片在智能家居語音識別系統控制的運用中，用戶只需要說出關鍵詞，就可以實現對單芯片的有效控制，由時鐘、復位、輸入電路、輸出電路、電源等部分構成語音識別模塊，并在語音識別和聲音控制中得到廣泛運用。例如實際生活中，用戶只需要對著語音遙控器說話，就可以給空調發送打開指令，空調系統進行智能化的語音識別，從而實現自動開關機，同時在用戶指令的操控下，自動進行換氣、省電模式、除甲醛、清掃、風扇模式等多個功能的快速轉換，使用起來更為便利。智能機器人的出現，使得智能化行業實現了創造性的語音交互，具有家電智能管家、生活助手等多重身份，動態的感知家居環境的溫度、照明亮度、濕度等環境情況，智能化的感知用戶的生活習慣，便于提供及時性的家居服務，根據主人指令作出相應的控制動作，由此成為用戶的生活管家。

3.2 無線通信技術的運用

無線通信技術作為一種局域網絡服務于用戶，采用射頻技術為用戶提供及時性的生活服務。比如wifi技術在智能家居系統控制中擔任著多個角色，控制家用設備，并對照明設備、音頻設備、空調等電器進行智能化控制，將智能化網關作為移動終端，并具有先進的報警功能，在臥室、廚房等無線網絡區域內可以實現數字可視化對講，幫助用戶及時處理險情，在特定情況下還可實現現場抓拍，促進系統信息有效管理與分布。藍牙技術的運用案例：有效監控家庭環境，采取遠程措施調節用戶家中的溫度、濕度、光照等情況，為用戶營造更為舒適的居住環境，并可實現自動計費，促進用戶生活服務智能化。

4.結束語

針對不同家居進行有效的智能化語音控制，使得家居控制智能化，由單片機構成遠程控制電話網接口電路，由振鈴檢測電路、掛機電路、電話線接口電路、判斷電路等部分構成數據傳輸系統，其主要任務為收發電路信號，摘機、掛機等指令以高電平方式實現。空調系統進行智能化的語音識別，從而實現自動開關機，采用射頻技術為用戶提供及時性的生活服務，特定情況下還可實現現場抓拍，實現系統信息有效管理與分布，促進用戶生活服務智能化，無線網絡區域內實現數字可視化對講，幫助用戶及時處理險情。