基于语音识别技术的智能家居系统的设计

重庆文理学院电子电气工程学院 杨保亮 陈玉芳

1 引言

智能家居是利用计算机技术、网络技术、互联网技术服务让我们生活更舒适、更高效、更安全的一种智能生活方式，通过一定的传感器和网络服务让居住环境能够自我保护，随时汇报家里的情况，同时让身在异地的主人可以对家里的各种电器设备进行一定的管理等[1-2]。智能化是我们现在时代主题，智能化也是智能家居的一个重要的特征，这里提出了基于语音识别技术智能家居系统，该系统可以通过语音对各种电器设备进行控制，改变了文献[3-4]通过电子终端控制的不便。该系统以STM32为整个系统的核心处理器，LD3320语音模块负责进行语音信息的采集与识别等，用继电器去控制家里各类电器的工作状态，同时通过各种传感器去感知家里的各种状态，STM32根据用户设定的要求进行一定的控制等。经过实践证明，该系统具有精度高、稳定、成本低等优点，具有一定的学习和使用价值。

2 系统结构框图

基于语音识别技术的智能家居系统主要有STM32单片机最小系统、各种传感器模块、电源、存储器扩展、人机交互、语音识别模块、通信接口模块、继电器驱动电路、各种电器设备等。各种传感器负责采集家居环境的各种状态，主要包括温度、湿度、有害气体的浓度、家里有没有人的情况。语音识别模块主要采集用户的语音命令转换成一定格式的数据信息发送给STM32处理器。通信接口接口负责把各种家具环境的状态按照一定的格式向处理器传输。STM最小系统负责接收各个传感器的数据，然后根据人机交互接口得到命令或者从存储器中获取先前的命令，控制各种家电进行一定的操作，具体的结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图

3 硬件电路的设计

3.1 语音识别模块的设计

LD3320是有ICRoute公司设计生产的语音识别芯片。该芯片集成了语音识别处理器和AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。所以在设计电路的时候基本不需要太多的芯片就可以实现语言识别功能，LD3320和单片机的设计电路如图2所示[5-6]。

图2 语音识别模块的电路

图3 继电器两路驱动电路图

3.2 各种电器驱动电路的设计

由于家里电器设备的对电压的要求不一样，这里我们采用电机和继电器进行控制，其中常用电器设备采用继电器进行控制，为了使系统工作更可靠，控制器单独设计和生产，接口采用统一的模式，采用3.5MM定位的孔固定，家用电器的控制板的实物和两路继电器电路图如3所示。

4 软件设计

软件设计是整个系统的灵活，该系统的主要工作就是通过各种传感器获取家居环境的各种状态，然后根据人机相互的命令或者存储器的里面的经验数据对各种智能电器控制的过程。其中该系统为了提高智能化，采用了语言识别技术，主要用来采集现场或者远程的语音信息进行处理，这样可以让用户在做其他事情的时候也可以方便的发出命令。系统软件主要由主程序如下图所示，主要由系统初始化、经验数据的获取、人机交互、数据通信和控制各种电器等功能，流程图如图4所示。

图4 程序流程图

图5 智能家居的模型

5 结论

本文提出了基于语音识别技术的智能家居系统的设计方案，主要通过LD3320语音模块进行语音信息的采集与预处理，然后通过串口传输到STM32F103ZET6，处理器根据接收的数据和各种电器的原有的状态，然后控制各种智能设备进行一定的操作。具体的实物模型如图5所示，经过自己搭建实验证明，该系统精度高、结构简单、性价比高，具有一定的实用价值。

[1]胡学芝,程海博．基于STM32 的智能家居系统设计与实现[J]．湖北理工学院学报,2018,30(1)∶1-4．

[2]邓昀,李朝庆．基于物联网的智能家居远程无线监控系统设计[J]．计算机应用,2017,37(1)∶159-165．

[3]刘洋,杨保亮．基于Android平台的智能家居系统设计与实现[J]．微型机与应用2016, 35(3)∶88-91．

[4]许秀富．Android手机的智能家居语音控制系统设计[J]．单片机与嵌入式系统应用,2018,(1)∶48-51．

[5]罗贵舟,熊晓东．基于LD3320的智能LED照明系统研究[J]．电子世界,2017,(2)∶182-186．

[6]林航．基于LD3320的智能家庭语音控制系统设计[J]．宁德师范学院学报,2017,29(4)∶426-430．