基于51單片機(jī)的智能語音識(shí)別家居控制系統(tǒng)

黃冬林 付興 江憲長(zhǎng)

摘 要：隨著語音識(shí)別技術(shù)的成熟發(fā)展，嵌入式功能的日漸強(qiáng)大，嵌入式語音控制系統(tǒng)的需求和應(yīng)用也越來越廣泛?；贚D3320的非特定人識(shí)別控制系統(tǒng)，硬件模塊選型合理，程序功能設(shè)計(jì)完善，系統(tǒng)識(shí)別率高，穩(wěn)定性好，方便集成，較理想地實(shí)現(xiàn)了非特定人通過語音指令控制家電系統(tǒng)開關(guān)的功能，在工業(yè)自動(dòng)控制、醫(yī)療系統(tǒng)以及智能家居等很多領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；語音識(shí)別；智能家居

1.設(shè)計(jì)的背景及意義

伴隨中國(guó)城鎮(zhèn)化的加速，以及住宅產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，小區(qū)智能化系統(tǒng)在中國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，追求充滿樂趣的生活方式，生活家居要求一種人性化、智能化，電力自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，給人們的家居生活帶來了全新的感受，目前最為流行實(shí)用的功能子系統(tǒng)就包含智能家居系統(tǒng)，利用語音識(shí)別技術(shù)控制家電電器開關(guān)，還能起到改善環(huán)境、提高工作效率的顯著效果。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路主要包括核心主控制和語音識(shí)別兩個(gè)部分主控制部分為STC公司STC12LE5A60S2單片機(jī)，語音識(shí)別部分為L(zhǎng)D3320語音識(shí)別芯片系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)方案

2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

利用LD3320語音芯片，設(shè)計(jì)麥克風(fēng)偏置、單片機(jī)控制器、模擬電源輔助等接口電路，編寫驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)計(jì)的“語音識(shí)別模塊”，實(shí)現(xiàn)了“家電控制命令”的識(shí)別，識(shí)別率高，不必人工訓(xùn)練，都可輕松使用。

2.2無線信息傳輸?shù)倪x擇

利用HC-05藍(lán)牙發(fā)射/接收模塊完成“操作指令”的發(fā)送和接收。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)家電電器的控制，我們采用LED燈和繼電器模擬實(shí)物電燈或者家電，通過語音識(shí)別去控制家電的開關(guān)，為降低其他音源影響，提高識(shí)別率，本系統(tǒng)采用兩級(jí)指令完成對(duì)系統(tǒng)的控制。

2.3非特定人語音識(shí)別模塊設(shè)計(jì)

LD3320內(nèi)部集成了快速穩(wěn)定的優(yōu)化算法，因此不需外接Flash和RAM等存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)LD3320也不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音來完成非特定人的語音識(shí)別， 因此LD3320的語音識(shí)別率比較穩(wěn)定，準(zhǔn)確率也比較高。

2.4語音芯片NY3P035

此語音芯片是針對(duì)市場(chǎng)推出的一款具有PWM輸出的OTP語音標(biāo)準(zhǔn)芯片。共有三個(gè)IO口，外圍最低僅需要一個(gè)104電容就可以穩(wěn)定地工作，產(chǎn)品方案成本極低。此語音芯片內(nèi)置電阻，沒有外圍元件，外圍電路只需要一個(gè)104電容。管腳圖如圖所示：

該芯片的工作電壓：2.2—5.5V，使用范圍寬。輸出方式為PWM輸出，可以通過單片機(jī)最少2個(gè)IO口控制多達(dá)32段聲音任意調(diào)用和組合的語音標(biāo)準(zhǔn)芯片。

3.主電路的設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的智能語音識(shí)別家居控制系統(tǒng)以STC89C51作為主控芯片。在設(shè)置時(shí)，分為三檔，輸出不同的PWM占空比對(duì)LED的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的調(diào)節(jié)。在自動(dòng)控制時(shí)，通過ADC0809模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片不斷檢驗(yàn)光敏電阻的電壓來間接測(cè)量感應(yīng)光度，將電壓和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整PWM的占空比對(duì)LED的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的自動(dòng)調(diào)節(jié)?？傮w框圖如下圖。

此論文由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院“雙E”項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)為：20171812。