【《一个基于家庭语音自动控制智能开关的语音电路设计》11000字】

一个基于家庭语音自动控制智能开关的语音电路设计摘要当前，传统智能型电灯开关的应用局限性已经充分暴露，在社会高速发展的今天，越来越多的消费者渴望解放双手，只需动动嘴便可以操控家电，因此便捷的智能型开关替换传统型的电灯开关已成为大势所趋。智能语音家居旨在将家庭所有的电器连入互联网，经过系统对信号进行采集和处理，并及时将信号反馈给用户，同时也接受主人发来的控制信息，其中智能家居包括用语音开关进行控制和设计，给电器传达将要执行的动作，实现了通过语音控制系统完成家用电器的启动功能，为人类提供便捷的的家庭智能语音环境。本文主要针对语音开关的控制和设计主要所做的工作如下：(1)本文首先从我国相关基础课题的研究历史背景、其研究发展主要历程、实现的主要功能等几个方面角度出发,对该相关课题研究做了全面的案例分析和重点综述,明确了本文的相关基础性课题研究主要内容和其中的研究重要意义。为接下来的各项工作以及内容规划做出了简单的工作总结和重点概括。本论文主要研究的是语音控制开关,因此对实现语音控制的技术进行了调查与总结。(2)本系统课程设计主要采用微机STC89C51单片机和先进的微机高性能LD3320语音图像识别控制芯片,进行了微机语音识别控制处理系统、主控制系统模块和其他语音图像识别控制模块的软硬件相互结合系统设计。在对于家庭语音控制模块等功能方面我们做出比较详细分析并重新设计了一个基于家庭语音自动控制智能开关的语音电路设计原理解决方案,目的之一就是为了真正实现对家庭用户的控制，声音自动控制家庭家用照明控制电路从而实现家庭家用电器的运行。(3)主要针对语音控制技术，研究了在理想条件下的多种非特定语音开关交互测试，通过keil程序汇编和protues软件仿真提高语音控制开关可信度和可用性，实现了通过语音声控开关的基本功能。关键词:语音识别;语音控制;LD3320单片机;声控开关目录TOC\o"1-3"\h\u28339摘要 [11]可以仿真AVR，PIC，51单片机等常用的微型处理器和外围电路。Protues软件可以仿真有单片机以及外围电路的情况。由于该软件的仿真是基于厂家提供的技术数据来建立仿真的，所以仿真超越了“虚拟”极其接近现实。在教学中使用具有很大的现实意义。Proteus软件的特点:可生成30多种格式的电气连接网络表;2、强大的全局编辑功能;3、在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中;4、同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络5、既可以进行正向注释元器件标号(由原理图到PCB)，也可以进行反向注释(由PCB到原理图)，以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性;6、满足国际化设计要求(包括国标标题栏输出，GB4728国标库);*方便易用的数模混合仿真(兼容SPICE3f5);7、支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件;*PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层REF_Ref3241\r\h[17];8、强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查;Protel99SE的工作界面是一-种标准的Windows界面，如图所示，包括:标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口REF_Ref3307\r\h[18]。搭建虚拟实验平台将Protues和Keil进行联调，先设计好硬件电路，然后用Protues进行仿真，搭建硬件电路。然后使用Keil软件编写程序进行编译，生产.hex执行文件，然后将执行文件下载到Protues软件进行仿真实验，观察实验结果。在虚拟实验环境下，单片机的原理变得非常的直观和简单，可以在Protues软件上直接基于硬件原理图来进行仿真编程，非常直观，易懂，可以进行代码的调试观察各个硬件器件的运行情况，配合虚拟的器件可以观察单片机的运行状态。可以改变器件的型号来达到最好的状态。通过虚拟实验平台，可以更改实验器件的型号，方便仿真，调试，已达到所要求的实验目的，节省硬件直接进行搭建的金钱和时间，提高设计的质量和效率。程序流程图图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11程序流程图软件功能代码用灯的颜色去替代灯，空调等家用电器，程序代码如下：while(1) { if(open_flag) { for(number=0;number<4;number++) { P1=P1&0XF0|led_num[number]; delay(10000); } if(open_flag==1) { open_flag=0; led_r=0; } if(open_flag==2) { open_flag=0; led_r=1; } if(open_flag==3) { open_flag=0; led_g=0; } if(open_flag==4) { open_flag=0; led_g=1; } if(open_flag==5) { open_flag=0; led_w=0; } if(open_flag==6) { open_flag=0; led_w=1; } if(open_flag==7) { open_flag=0; led_r=led_g=0; } if(open_flag==8) { open_flag=0; led_r=led_g=1; } if(open_flag==9) { open_flag=0; led_w=led_g=0; } if(open_flag==10) { open_flag=0; led_w=led_g=1; } if(open_flag==11) { open_flag=0; led_r=led_w=0; } if(open_flag==12) { open_flag=0; led_r=led_w=1; } if(open_flag==13) { open_flag=0; led_r=led_w=led_g=0; } if(open_flag==14) { open_flag=0; led_r=led_w=led_g=1; } if(open_flag==15) { open_flag=0; JDQ=0; } if(open_flag==16) { open_flag=0; JDQ=1; } open_flag=0; } }}voidtime_0()interrupt1{ TH0=0X4C; TL0=0X00; if(discern_flag) { ms++; if(ms>=100)//喊完小白，5s内不给出指令，则需要重新喊小白 { ms=0; led1=1; led2=1; led3=1; discern_flag=0; } } elsems=0;}voiduart()interrupt4{ if(RI) { RI=0; key_num=SBUF; if(key_num=='A') //小白 { led1=0; led2=0; led3=0; discern_flag=1; } if(key_num=='B') //打开红灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=1; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s12红灯亮图 if(key_num=='C') //关闭红灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=2; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s13红灯灭图 if(key_num=='D') //打开绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=3; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s14绿灯亮图 if(key_num=='E') //关闭绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=4; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s15绿灯灭图 if(key_num=='F') //打开蓝灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=5; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s16蓝灯亮图 if(key_num=='G') //关闭蓝灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=6; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s17蓝灯灭图 if(key_num=='H') //打开红绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=7; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s18红绿灯亮图 if(key_num=='I') //关闭红绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=8; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s19红绿灯灭 if(key_num=='J') //打开蓝绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=9; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s110蓝绿灯亮 if(key_num=='K') //关闭蓝绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=10; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s111蓝绿灯灭 if(key_num=='L') //打开红蓝灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=11; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s112红蓝灯亮图 if(key_num=='M') //关闭红蓝灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=12; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s113红蓝灯灭 if(key_num=='N') //打开所有灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=13; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s114全部灯亮图 if(key_num=='O') //关闭所有灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=14; } } if(key_num=='P') //关红绿灯 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=15; } }图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s115全部灯灭 if(key_num=='Q') //关闭开关 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=16; } } }}硬件电路调试4硬件检查图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s116硬件检测流程图检查硬件焊接是否有虚焊对照电路图检查是否有焊接错误线路连接是否有问题图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s117硬件线路焊接检测图功能检查根据编写语言要求，加电后检查是否能按照程序运行，保证实验的进度质量，其次就是看它是否符合最初的设想或反思自己的设想和实际成果之间的差异。功能实现1、上电，电源指示灯亮，各电路正常工作。2、用户说出指令，LED灯亮，正常接收指令。3、实现指定LED灯控制亮灭。4、实现电机控制。4.6综合调试把硬件系统和软件系统进行整合，对期间出现的故障进行排除，使两者融合，实现完整的系统功能。总结与展望主要工作本次毕业设计对于家电环境的改善，利用STC89C51的串口检测语音模块输出数据做相应开灯关灯的方法，以及对应模块驱动程序的编写思路等实验步骤进行了说明。根据设计任务，提出并且论证了设计方案，详细阐述了LD3320语音识别模块的工作原理，设计中在充分考虑硬件系统资源的基础上，合理的的编写软件程序，经过多次调试后实现了各个模块的协调控制，提高了系统的可靠性和可用性，实现了通过语音声控开关的基本功能。本次设计主要完成了以下工作：本次设计采用了驱动核心代码在控制LD3320芯片和STC89C51检测到数据后进行相应的处理，在语音识别模块中，通过对特定语音的识别，进行相应的数据输出，使其正常识别语音，串口检测程序，检测到相应的信号进行开关灯操作。本设计对于智能语音家居控制系统的结构组成进行了研究学习，并对该系统中语音整合信息控制电器的方式设计了方案，依据实际情况调整内部电路，设计了基于keil的程序运行和protues的仿真技术相结合的技术，语音识别技术以及单片机驱动电路的智能家居声控系统的硬件结构，借助C语言程序驱动整个语音交互识别控制系统，并对各个模块进行设计。在硬件设备搭建好后进行硬件功能调试及功能检查，根据编写语言要求，加电后检查是否能按照程序运行，实现其功能，检查硬件焊接是否有虚焊，对照电路图检查是否有焊接错误，线路连接是否有问题等，本次设计的控制系统的软件使用了switch-case语句，它的优点在于专门处理多分支结构的条件选择语句，精简程序结构，同时在搭建硬件电路前，先用proteus进行软件仿真，有助于提前发现问题所在，对后面的完成对信息的采集，单片机的驱动上从基本元器件的选型到功能电路模块的实现作为了切入点。展望因为整个语音交互系统识别系统是非常细致的，本系统只是在理想状态下的原理功能实现，还无法满足复杂条件下的语音交互识别，对语音识别的实际应用还需要诸多改进。但是基于本系统还可以在下几个方面做进一步的开发：添加多种条件下的声音检测功能，可以从复杂背景中提取出指定的操控声音，增加系统的实用性。扩展系统支持多种方言以及获取语音信号的方式。对算法进行优化，提高语音交互识别的准确度。面对复杂的语音交互识别环境，单个的人声算法是无法满足的，以后的语音控制识别系统一定是多种算法结合在一起的。这也是以后人脸识别发展的方向。参考文献闵丽娟,卢捍华,王亚石.智能开关照明控制系统中的上位机软件设计[J].计算机工程,2011,37(22):290-292+F0003.许建国等.基于Zigbee的智能灯光控制系统.2016.段渊渊.智能开关的制作与设计[D].铜仁学院.2016.唐贵尧等.语音识别技术的研究及基本实现[J].电子技术与软件工程,2015(15):128-128.董胡,马振中.基于单片机的智能玩具小车设计[J].微型电脑应用,2014,30(9):14-16.朱其亮.音乐语音搜索业务系统测试-语音识别准确率[D].北京邮电大学，2006：孙红军,周万根.基于LD3320语音识别的智能家居控制系统设计[J].电子测试,2017(9X):18-20.许文卓,黄宏,贾坤,何红兵.基于LD3320语音识别的智能家居控制系统[J].科学技术创新,2018(27):90-91.赵凯文,李存