【《基于语音控制和蓝牙通信的智能家居系统的设计》3100字】

PAGEPAGE261基于语音控制和蓝牙通信的智能家居系统的设计摘要：随着电子信息技术的发展，家居环境越来越趋于智能化。基于语音控制和蓝牙通信的智能家居系统，可以通过语音对话或手机APP控制智能家居中彩灯的照度、颜色和窗帘的升降。智能夜灯的加入，为人们的生活提供了便利。系统采用从机和主机的形式，通过C2540F256蓝牙芯片实现从机和主机的无线通信。从机采用STM32F103芯片作为微处理器，LD3320芯片作为语音对话功能或手机蓝牙APP来发送指令。上位机采用STC89C52作为微处理器，实现灯光和窗帘的智能控制。简介随着科学技术的不断发展，人们对家居生活的需求已不再局限于简单的物质需求，而是更加关注家居的智能化。对于用户来说，真正的智能家居生活是要让机器在感应环境时，能够做出自己的判断，并根据实际环境做出改变。真正的智能家居应该是真正无感的，可以直接与之"对话"，实现对家用电器的控制，真正打造一个无感的智能家居系统。基于语音控制和蓝牙通信的智能家居系统，通过语音和手机APP控制彩灯的照度、颜色和窗帘状态。系统设计智能语音控制系统采用无线蓝牙通信，分为两部分：主机和从机。从机通过语音模块或手机向主机传输信号。主控MCU反馈信号，控制灯光的开关和颜色的变化。同时，控制电机的运行，模拟窗帘的升降，并通过内置光敏电阻检测室内环境，控制室内夜灯的开启和关闭。图1系统原理图有两种形式的从机。人的语音信号由智能语音模块收集并发送至蓝牙1。指令通过智能手机的蓝牙APP发送到手机的内置蓝牙2。主蓝牙接收来自蓝牙信号的控制信号，并将其发送给单芯片计算机，由其控制彩灯的光线、彩灯的颜色和窗帘的升降。硬件电路设计3.2智能语音模块的设计智能语音模块采用LDV5语音识别模块，主要包括语音芯片和微处理器。语音芯片采用LD3320芯片，微处理器采用STM32F103芯片。LD3320芯片是一款基于独立于扬声器的语音识别技术的语音识别/语音控制芯片。该芯片集成了高精度的A/D接口，无需外接辅助FLASH和RAM即可实现语音识别/语音控制/人机对话功能，且识别的关键词列表可动态编辑。STM32F103芯片是一个32位RISC处理器。其ARM内核的高性能在8位和16位系统的存储空间中得到极大体现。此外，它还集成了FLASH存储、SRAM、丰富的I/O接口和先进的中断响应系统。LDV5模块具有USB接口和TF卡读取U盘的功能。它有一个低速TF卡，最大支持4GMini。它可以实现人机对话、播放MP3功能、播放歌曲、对话等功能。它具有串口输出识别码的功能，支持1-12字节的自定义16位输出。支持密码识别（例如，如果模块被定义为"智能家居"，只有在每个"智能家居"被说出后，模块才能接受其他操作）。支持普通识别模式和按键触发模式，以适应不同的应用环境。有了看门狗复位功能，系统更加稳定和耐用。模块上有一张TF卡。使用语音模块时，只能通过修改TF卡的内容来操作模块。例如，PA0-PA的78个I/O端口是保留的，只需在TF卡中设置相应的菜单文本序号，就可以使用I/O端口。每个端口都有高电平、低电平、高电平0.5秒和高电平1秒的功能。使用I/O端口输出时，只与序列号相关，而与其他无关。如果与序列号相对应的关键词被正确识别，该端口将有相应的状态输出，不受识别码的影响。蓝牙模块设计HC-08蓝牙串行模块使用CC2540F256芯片。它是一个基于蓝牙规范V4.0BLE蓝牙协议的数据传输模块。它具有2.4GHzISM工作频段和GFSK调制模式。蓝牙的最大传输功率为4dBm，-93dBm，可以实现长达80M的长距离传输。蓝牙连接有两种方式：一种是蓝牙与蓝牙的连接，另一种是蓝牙与手机的连接。蓝牙与蓝牙之间的连接蓝牙与蓝牙之间的连接将通过蓝牙模块从蓝牙连接到主蓝牙，如图3所示。指令由语音模块发送，并通过蓝牙传输给MCU。接收到信号后，单片机采取相应措施，控制灯光的开或关和颜色的变化，并驱动电机改变窗帘状态。在使用模块与模块之间的连接时，需要将蓝牙、语音模块和单片机按照图2所示的方式进行连接。第一个是语音模块LDV5，第二个是主机单片机STC89C52。因为HC-O8默认为从属蓝牙，所以需要对蓝牙进行设置。只要将蓝牙与串口传输的TTL模块相连，并通过串口调试助手发送"AT+ROLE=0"的AT命令，当蓝牙断电后再次通电，就可以成为主蓝牙模式。蓝牙开机后，主、从蓝牙会自动连接，实现传输功能。图2蓝牙模块蓝牙和移动电话之间的连接连接方式通过蓝牙模块实现了手机和单片机的无线传输，如图3所示。手机通过蓝牙向单片机发送指令，单片机接收信号，并采取相应措施控制彩灯的照明和颜色变化，同时驱动电机改变窗帘状态。图3通信模块使用手机连接蓝牙时，在手机中选择蓝牙。手机下载蓝牙助手APP，通过蓝牙助手连接到主蓝牙，如图5所示。由于蓝牙助手默认为16位，在编写"f8"、"ff"等指令时，会将指令发送到MCU，实现家居控制。主要的微处理器设计主机的处理器选择了STC系列的STC89C52芯片。它是一个低功耗但高性能的芯片，具有8位CMOS微控制器和8kB的可编程FLASH存储器。它支持ISP下载，经常被用来控制电路检测。另外，在调试电路时，如果需要重新加载程序，可以直接通过软件刻录程序，避免多次拔掉芯片，这样就不会对芯片造成损坏。STC89C52总共有40个引脚。它有4kBFLASH存储器，128BRAM，32个外部双向I/O端口，5个中断优先级，2个16位可编程定时计数器和2个全双工串行通信片内时钟振荡器。它有空闲模式、正常模式和断电模式，不同的模式配合不同的情况，以合理地分配内部资源。电机模块设计由于步进电机操作简单，误差小，在没有过载的情况下不受重量限制，因此可以用于需要控制速度和位置的相关领域。因此，本文的电机模块中使用了步进电机。它将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制元件。步进电机的驱动板采用了ULN2003。ULN2003是一个高电压、高电流的达林顿阵列，由七个硅NPN达林顿管组成。ULN2003中的每一对达林顿都串联了一个2.7k_base的电阻，可以在5V的工作电压下直接与TTL和CMOS电路连接，处理以前需要由标准逻辑缓冲器处理的数据。电机模块的电路如图4所示。图4电机模块电机模块是由ULN2003驱动的。驱动端口是P0.0(A),P0.1(B),P0.2(C),P0.3(C).正面的顺序是。AB组-BC组-CD组-DA组；相反的顺序是：AB组-AD组-CD组-CB组。AB组-AD组-CD组-CB组。"-"是一个脉冲，正向和反向都是5.625度。四相五线制步进电机与端口P0.0、P0.1、P0.2和P0.3相连，分别对应步进电机的A、B、C、D四相。软件程序设计根据硬件设计的思路，智能语音控制系统有两种操作模式。智能家居的控制采用两种方式：一种是语音控制，流程图见图7；另一种是手机控制，流程图见图8。语音控制是向语音模块发送语音指令，并通过蓝牙传输给MCU，从而达到控制灯光和窗帘的目的。当语音模块被打开时，单片机进行初始化。当人们向语音模块发出指令时，语音模块检测到指令的匹配度，将数据传输给单片机，并调用MP3的语音反馈给用户，形成人机对话模式。手机控制通过蓝牙助手发送指令，蓝牙传输给单片机控制灯光和窗帘。这两种方式都可以实现对灯光的开关、颜色变化的控制，并通过控制电机的运行来模拟窗帘的升降。同时，内置光敏电阻检测室内环境，控制室内夜灯的照明。单片机在主机中的程序流程如图9所示。当单片机串口接收到信号时，信号被检测出来。如果需要该信号，根据信号指示进行相应的操作。如果不是，则重新监测串口信号。总结基于智能语音的家具控制系统可以通过语音对话和手机APP两种模式控制彩灯的点亮和熄灭、彩灯的颜色和窗帘的起落。智能夜灯的功能可以通过以下方式实现通过光敏传感器实时测量光的强度，可以为人们的生活提供便利。参考文献李鑫,成员玉良,张健,等.智能空调语音控制系统的开发[J].青岛农业大学学报（自然科学版）,2017,34(4):308-313.孙红军，周万根.基于LD3320语音识别的智能家居控制系统的设计[J].电子测试,2017(18):18-20.王伟,王忠银，张玉煌，等.无线语音搜索系统的设计[J].传感器世界,2015,21(12):32-36.林金建，陈润杰，邓家义，等。基