III1緒論1.1課題背景及意義隨著人們對(duì)更加便捷、舒適和智能化生活的追求，以及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前信息化社會(huì)不斷地改變?nèi)藗児ぷ鞣绞胶蜕盍?xí)慣，同時(shí)，我們的傳統(tǒng)住宅也將面臨新的挑戰(zhàn)。對(duì)于新時(shí)代的人來說，過去簡(jiǎn)單實(shí)用物質(zhì)的生活空間及生活方式已經(jīng)不能帶給他們滿足感，現(xiàn)如今新時(shí)代的人對(duì)于家居的要求變得更高，如今他們更加關(guān)注的是居住環(huán)境是否高度安全、舒適以及美觀方便。同時(shí)，隨著城市化進(jìn)程的加速和人口老齡化的趨勢(shì)，智能家居在解決家庭安全問題、提高生活品質(zhì)、促進(jìn)家庭節(jié)能等方面的同時(shí)，其中它的重要和不可替代也愈發(fā)明顯。例如，在現(xiàn)在我們不僅可以通過智能安防系統(tǒng)，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家庭狀況，也能關(guān)注和保障家庭成員的安全；還能通過智能照明和溫控系統(tǒng)，解放雙手方便自己，利用新技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，提高居住的舒適度；通過智能家電的節(jié)能控制，可以減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)保生活[1]。隨著語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，人類僅憑簡(jiǎn)單的聲音就能實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的操控與管理，未來智能家庭語(yǔ)音控制將會(huì)是未來智能家庭的一個(gè)重要發(fā)展方向。智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，通過一套中央管理系統(tǒng)整合家中的各種終端設(shè)備，以促成家用設(shè)備的智能化[2]。這種系統(tǒng)通過一個(gè)中樞模塊來實(shí)時(shí)獲取和控制家中設(shè)備的各種狀態(tài)，如控制空調(diào)的溫度和模式、控制空氣凈化機(jī)的開關(guān)、跳轉(zhuǎn)想看的電視節(jié)目，或者讓家里的各種設(shè)備按照預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)來自動(dòng)調(diào)節(jié)家居環(huán)境[3]。在人機(jī)交互方面，傳統(tǒng)的人工操作已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)代智能化的新科技，它將逐步淡出人們的視線，并逐步被語(yǔ)音交互所取代，語(yǔ)音交互將逐步成為新的主流。然而，盡管智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?，但目前市?chǎng)上大部分智能設(shè)備的價(jià)格普遍偏高，阻礙了智能家居的普及效率[4]。另外，還有研究表明，不同品牌的智能機(jī)缺乏聯(lián)網(wǎng)，多數(shù)家庭終端只能依靠獨(dú)立的APP，導(dǎo)致智能機(jī)系統(tǒng)不兼容，操作復(fù)雜，功能單一。因此，研究智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)，不僅可以提高智能家居的使用便捷性和安全性，也可以推動(dòng)智能家居行業(yè)的健康發(fā)展。本課題研究并設(shè)計(jì)了一種以STM32單片機(jī)作為主控制器，結(jié)合ASR語(yǔ)音識(shí)別模塊的智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)。采用語(yǔ)音識(shí)別模塊對(duì)用戶喚醒指令進(jìn)行精確采集，并輸出指令給微控制器，經(jīng)單片機(jī)分析處理后實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾、電視、門鎖等家居設(shè)備控制。它采用了先進(jìn)的語(yǔ)音識(shí)別與人工智能技術(shù)，對(duì)家庭中的各種設(shè)備進(jìn)行智能化的控制，以解決目前智能家庭中的高成本、低兼容性、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，從而提升其普及率和使用者的體驗(yàn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀呈現(xiàn)出一些差異和共同點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)，阿里巴巴，小度，百度，都已經(jīng)發(fā)布了屬于自己的智能聲音家庭控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)大多基于語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，可以通過語(yǔ)音指令控制家居設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能化、便捷化的家居體驗(yàn)[5]。此外，國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和高校也在智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究和探索，為行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持和人才儲(chǔ)備。簡(jiǎn)黎等人通過與實(shí)際需求的結(jié)合，對(duì)智能控制技術(shù)在家居系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題和技術(shù)進(jìn)行了分析[6]。黃玲等人提出基于NodeMCU智能語(yǔ)音交互家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用Pythonserial庫(kù)實(shí)現(xiàn)與Arduino串口通信，樹莓派將語(yǔ)音識(shí)別到的指令下發(fā)至Arduino，實(shí)現(xiàn)人與硬件設(shè)備語(yǔ)音交互[7]。賈小龍采用單片機(jī)及語(yǔ)音控制技術(shù)，將低成本、低功耗與友好人機(jī)界面有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套智能家居控制系統(tǒng)[8]。在國(guó)外，智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展也非?；钴S。Google、Amazon、Apple等公司都推出了自己的智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)不僅可以通過語(yǔ)音指令控制家居設(shè)備，還可以與其他智能設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，為用戶提供更加智能化、個(gè)性化的家居體驗(yàn)[9]。另外，有些智能家庭平臺(tái)還配備了智能化的聲音控制系統(tǒng)，讓使用者能夠利用聲音來操控多種型號(hào)的家庭智能裝置?？偟膩碚f，智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀都呈現(xiàn)出積極的發(fā)展態(tài)勢(shì)，技術(shù)不斷創(chuàng)新，市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外的研究者和企業(yè)也在不斷探索新的應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)模式，推動(dòng)智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。不過，也需要注意到，智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)仍面臨著一些挑戰(zhàn)和問題，如設(shè)備兼容性、安全性和隱私保護(hù)等，需要持續(xù)投入研發(fā)和創(chuàng)新來解決。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容傳統(tǒng)家用電器設(shè)備通常采用的是開關(guān)控制或者近距離遙控控制，操作麻煩且遙控器數(shù)量較多，使用不方便。本設(shè)計(jì)提出了一種智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)，用戶通過語(yǔ)音指令即可實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的開關(guān)控制，顯著提升了家居生活的便利性。首先，本文歸納和分析了當(dāng)前主流的智能家庭控制系統(tǒng)的特性，討論了國(guó)內(nèi)外在這方面的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)；然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)思想和硬件選擇。通過分析設(shè)計(jì)功能要求并擬定基本設(shè)計(jì)路線，進(jìn)一步提出核心硬件模塊選型方案；然后對(duì)系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，依次對(duì)主控電路、溫濕度檢測(cè)電路、語(yǔ)音識(shí)別電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、繼電器控制電路、液晶顯示電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，利用繪圖軟件繪制電路原理圖；在此基礎(chǔ)上，編制了相應(yīng)的軟件程序，并按照設(shè)計(jì)好的功能邏輯，畫出了系統(tǒng)的程序流程圖；在此基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試，并對(duì)各核心功能進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)試和分析，證明了該系統(tǒng)能夠正常工作，達(dá)到了預(yù)期的目的。2整體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求及思路本課題完成的智能語(yǔ)音控制系統(tǒng)以期能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度顯示，以及在模擬家庭居住的模擬環(huán)境下能夠通過語(yǔ)音控制家具，并且能夠通過語(yǔ)音控制臥室燈的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)臥室窗簾的打開關(guān)閉，通過語(yǔ)音控制空調(diào)風(fēng)扇的打開關(guān)閉，還有語(yǔ)音控制電視打開關(guān)閉的功能。首先，針對(duì)本項(xiàng)目的功能需求，提出了一種基于智能話音家庭控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想，并給出了系統(tǒng)的功能框圖。如圖2-1所示，本系統(tǒng)以單片計(jì)算機(jī)為主要控制單元，分別采集溫度、濕度和語(yǔ)音信息，溫度和濕度信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理好可以在顯示器上進(jìn)行顯示，語(yǔ)音信息由語(yǔ)音識(shí)別模塊進(jìn)行收集并處理后，相關(guān)指令發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部執(zhí)行控制程序，發(fā)出電平信號(hào)給多路繼電器，通過控制繼電器的通斷可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇、電視以及其他設(shè)備的打開與關(guān)閉功能。圖2-1系統(tǒng)功能框圖2.2設(shè)計(jì)方案經(jīng)選型論證分析，最終確立本系統(tǒng)的開發(fā)方案，圖2-2顯示了它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)以STM32為主要控制芯片，通過溫度和濕度傳感器模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在顯示屏上顯示出溫度和濕度信息。在使用語(yǔ)音識(shí)別模塊的基礎(chǔ)上，通過LUASR01的語(yǔ)音識(shí)別模塊，準(zhǔn)確地收集了用戶的喚醒命令，并輸出指令給微控制器，經(jīng)單片機(jī)分析處理后實(shí)現(xiàn)對(duì)5路繼電器的開關(guān)控制，五路繼電器分別連接風(fēng)扇、冰箱、門鎖、電視和空調(diào)，用戶通過語(yǔ)音控制，最終達(dá)到對(duì)風(fēng)扇、冰箱、門鎖、電視和空調(diào)等家居設(shè)備的精確控制。采用步進(jìn)電機(jī)控制窗簾，用戶通過語(yǔ)音控制，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來模擬窗簾的開關(guān)。采用白色LED燈珠作為照明設(shè)備，可語(yǔ)音控制燈珠的亮滅。圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1主控電路3.1.1主控芯片選型方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C52AT89C52是一種典型的8位單片機(jī)，它具有性能好，功耗低，易于編程等特點(diǎn)，在各類嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。它擁有40個(gè)引腳，包括32個(gè)I/O口、4個(gè)8位并行I/O口和2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器[10]。方案二：STC12C5A60S2單片機(jī)。STC公司的一款內(nèi)置8k字節(jié)ISPFlashROM的CMOS8位微控制器，其內(nèi)核仍采用經(jīng)典MCS-51架構(gòu)，但卻增加了許多傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的實(shí)用性功能，如存儲(chǔ)器容量更大、MAX810復(fù)位電路、串口編程等[11]。方案三：STM32F103C8T6單片機(jī)。STM32F103C8T6是ST公司出品的一款基于ARMCortex-M3核心的32位微控制器，該芯片內(nèi)置64KB的Flash和20KB的SRAM，具有高速、低功耗、高性能的特點(diǎn)，并且擁有豐富的外設(shè)接口和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可以滿足復(fù)雜控制需求[12]。綜合對(duì)比上述三種方案，結(jié)合課題設(shè)計(jì)功能要求，得出的結(jié)論是STM單片機(jī)性能比較前兩者顯得更為卓越，再者是STM32單片機(jī)是板載模塊化設(shè)計(jì)，無(wú)需獨(dú)立設(shè)計(jì)外圍電路，最終決定選用方案三。3.1.2微處理器模塊STM32F103C8T6是一種以ARMCortex-M3為核心的高性能MCU，具有更快的處理速度、更大的存儲(chǔ)空間和更豐富的外設(shè)接口。它支持多種編程語(yǔ)言，包括C、C++和匯編語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行復(fù)雜的程序開發(fā)。另外，STM32F103還具有功耗低，可靠性高的特點(diǎn)，適合多種類型的嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合。在智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)中，STM32F103單片機(jī)可以提供更強(qiáng)大的控制能力和更高的性能表現(xiàn)。STM32單片機(jī)最大的特色就是它的引腳比較多，并且市場(chǎng)上現(xiàn)有的大部分模塊都是板載的，這樣開發(fā)者就可以免去自己焊接芯片的過程，并且可以通過外部的引線將其與各種功能模塊進(jìn)行連接。本文以STM32F103C8T6系列微控制器為研究對(duì)象，其硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。它具有電源接口，晶體振蕩器，按鍵復(fù)位，串行調(diào)試等功能。圖3-1STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)主控電路如圖3-2所示。主控芯片采用的是3.3V電源供電。圖3-2最小系統(tǒng)模塊3.2溫濕度檢測(cè)電路3.2.1溫濕度檢測(cè)模塊選型方案一：熱電偶、濕敏電阻等感溫、感濕元件。這種方法需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)。雖然這種方法可以實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)，但電路設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，而測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性也會(huì)受外界因素的影響。方案二：溫度和濕度傳感器。DHT11是一種應(yīng)用比較廣泛的溫、濕傳感器，它具有高集成度、快速、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。它可以直接輸出數(shù)字信號(hào)，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單方便，且精度和穩(wěn)定性較好，可以滿足課題設(shè)計(jì)要求[13]。與以上方案相比較，使用熱電偶等器件來構(gòu)建測(cè)溫電路，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，另外還要添加一個(gè)模擬數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，為了讓單片機(jī)芯片可以接收和處理信號(hào)，必須先將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后再將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。然而，DHT11是一種數(shù)字式的單一總線裝置，只要該裝置上電并且該數(shù)據(jù)管腳與MCU輸入/輸出端口相連，使用起來很方便，由此選擇方案二。3.2.2溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)DHT11傳感器內(nèi)部包含兩個(gè)元件，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的電阻型濕度傳感器，并將其與一個(gè)8位微處理器連接起來。該方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)濕度、溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，并通過一條總線與單片機(jī)通訊。該方法只需要一個(gè)輸入/輸出端口，不需要額外的接口，系統(tǒng)集成就變得更簡(jiǎn)易快捷。DHT11溫濕度傳感器實(shí)物圖如圖3-3所示。圖3-3DHT11溫濕度傳感器圖3-4為溫濕度探測(cè)電路，其中，單片機(jī)PB12接口連接DHT11的數(shù)據(jù)引腳，對(duì)溫、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將單總線數(shù)據(jù)傳送給MCU。將4.7K電阻器并聯(lián)到數(shù)據(jù)端口與電源VCC之間，以使輸出信號(hào)穩(wěn)定，0.1uF的電容起到濾波穩(wěn)壓作用。圖3-4溫濕度檢測(cè)電路3.3語(yǔ)音識(shí)別電路3.3.1語(yǔ)音識(shí)別模塊選型在智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)中，語(yǔ)音識(shí)別模塊是是其中的重中之重。對(duì)于系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性而言，選擇合適的語(yǔ)音識(shí)別模塊至關(guān)重要。主要考慮的因素包括識(shí)別準(zhǔn)確率、識(shí)別速度、穩(wěn)定性、接口兼容性等。方案一：NRK2201：一種面向物聯(lián)網(wǎng)互動(dòng)與控制的智能化MCU，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN-HMM）語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，具備識(shí)別率高、實(shí)時(shí)性好、本地與云融合的特點(diǎn)。方案二：語(yǔ)音辨識(shí)模組LD3320。LD3320是一種以人類語(yǔ)音識(shí)別為基礎(chǔ)的芯片，可以直接將模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，其中內(nèi)置麥克風(fēng)和ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），支持命令詞識(shí)別。此外，該模塊支持多命令詞控制，易于集成在單片機(jī)系統(tǒng)中[14]。方案三：LUASR01：一款以語(yǔ)音識(shí)別為基礎(chǔ)的嵌入式模塊，它可以識(shí)別各種不同的指令，具有識(shí)別率高，功耗低，易于集成等優(yōu)點(diǎn)。方案選擇：比較上述三種方案，方案三的LUASR01模塊支持USB一鍵燒錄程序，可隨意修改喚醒詞條，且在10米超遠(yuǎn)距離也能實(shí)現(xiàn)喚醒，識(shí)別率達(dá)到98%。對(duì)比其他方案，方案三使用簡(jiǎn)單、成本低廉，性能卓越，綜合考慮后決定選用該方案。3.3.2語(yǔ)音識(shí)別模塊設(shè)計(jì)LU-ASR01是一種脫機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別模塊，具有成本低、功耗低、體積小、性能好等優(yōu)點(diǎn)，其集成度很高，具有多種功能和作用，圖3-5示出了模塊的實(shí)物圖。這個(gè)模塊可以在十米范圍內(nèi)將人叫醒，識(shí)別率達(dá)到98%，還可以對(duì)五個(gè)不同的喚醒方式進(jìn)行設(shè)置，200個(gè)不同的單詞，可以進(jìn)行一鍵燒錄，還可以使用3W的擴(kuò)音器，還可以使用42/3W的擴(kuò)音器。圖3-5LU-ASR01模塊LU-ASR01內(nèi)置高性能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能語(yǔ)音芯片ASRPRO，其采用了3代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)，支持DNN\TDNN\RNN等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及卷積運(yùn)算，支持語(yǔ)音識(shí)別、聲紋識(shí)別、端側(cè)NLP、語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音檢測(cè)等功能，支持漢語(yǔ)、英語(yǔ)、日語(yǔ)等多種全球語(yǔ)言[15]。LU-ASR01模塊擁有12個(gè)引腳，各個(gè)引腳的功能如表3-1所示。表3-1LU-ASR01模塊引腳定義序號(hào)引腳名稱引腳功能15V3.6-5.8V，一般使用5V供電，供電電流大于500mA2G電源地3TX串口輸出，波特率和數(shù)據(jù)類型在上位機(jī)上可設(shè)置4DHT可接DHT11或DS18B20傳感器5IO1-IO6高級(jí)10，支持高低電平、脈沖信號(hào)、舵機(jī)信號(hào)、PWM信號(hào)6IO7-IO8普通10，支持高低電平、脈沖信號(hào)、舵機(jī)信號(hào)語(yǔ)音識(shí)別電路如圖3-6所示，語(yǔ)音模塊采集并處理語(yǔ)音信息，根據(jù)模塊內(nèi)部已下載的程序執(zhí)行并通過串口輸出相關(guān)指令（數(shù)字）給單片機(jī)的PA10端口，不同指令代表開啟不同的家居設(shè)備。圖3-6語(yǔ)音識(shí)別電路3.4窗簾控制電路選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，通過對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)窗簾的開閉。步進(jìn)電機(jī)又名脈沖馬達(dá)，它基于電磁鐵，可以把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，具有良好的數(shù)字化控制特性。利用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行編程，輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，使其前進(jìn)，后退，加速和減速。步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖3-7所示。圖3-7步進(jìn)電機(jī)采用ULN2003電機(jī)驅(qū)動(dòng)器件，其在數(shù)字控制領(lǐng)域大功率驅(qū)動(dòng)控制電路應(yīng)用廣泛，要實(shí)現(xiàn)500mA/50V的穩(wěn)定輸出，只需輸入5V的電平信號(hào)。需要注意的是，ULN2003是反相輸出，即輸入的是高電平則輸出是低電平，反之輸入低電平則輸出高電平[16]。為保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要采用雙回路脈沖信號(hào)與電源驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合的方法。在圖3-8中顯示了百葉窗的控制電路。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度是由單片機(jī)控制的，它是由單片機(jī)控制的。電機(jī)的啟動(dòng)、停止和方向控制也可以通過改變對(duì)應(yīng)接口的電平來實(shí)現(xiàn)。圖3-8窗簾控制電路3.5繼電器控制電路選型采用繼電器，通過5路繼電器依次代表電視、空調(diào)、門鎖、冰箱、風(fēng)扇這些家具，通過語(yǔ)音控制繼電器，來模擬和實(shí)現(xiàn)對(duì)電視、空調(diào)、門鎖、冰箱、風(fēng)扇等家庭常用設(shè)備的控制。繼電器模塊如圖3-9所示，五個(gè)繼電器都有動(dòng)作指示，吸合亮，斷開不亮。圖3-9五路繼電器模塊舉例說明了一個(gè)風(fēng)機(jī)控制電路的原理，它的電路圖見圖3~10。如果該聲音識(shí)別模塊收到使用者的命令，并且該系統(tǒng)判定有必要將該風(fēng)扇打開，則該微控制器PA4接口將該低電平輸出，并將該低電平經(jīng)由電阻器R14輸入至該三極管基極，在該時(shí)刻，該三極管導(dǎo)通，該繼電器的線圈內(nèi)有一個(gè)電路流動(dòng)，該線圈所產(chǎn)生的磁力將閉合該繼電器的常開觸頭2,3，從而將該端子上的5V直流電接通。圖3-10風(fēng)扇控制電路3.6燈光照明電路在選型上采用大功率的白色LED燈珠作為照明燈具。采用LED燈珠模擬家庭照明燈具，通過單片機(jī)輸出端口控制燈珠的亮滅。燈光照明電路如圖3-13所示，當(dāng)發(fā)出開啟照明的語(yǔ)音指令后，單片機(jī)經(jīng)分析處理后在PB13端口輸出高電平，LED6燈珠點(diǎn)亮發(fā)光。電阻R15起到限流作用。圖3-13燈光照明電路3.7液晶顯示電路3.7.1液晶顯示電路選型方案一：OLED。基于有機(jī)發(fā)光二極管OrganicLight-EmittingDiode技術(shù)，每個(gè)像素點(diǎn)都可以獨(dú)立發(fā)光，無(wú)需背光板。顯示效果鮮艷、清晰，黑色更為深邃，對(duì)比度更高，且視角更廣。這是一種有別于常規(guī)液晶顯示器的新型顯示方法，其表面覆蓋著一層很薄的有機(jī)薄膜，在沒有背景照明的情況下，可在有電的情況下發(fā)光。方案二：LCD1602顯示?；谝壕э@示技術(shù)，通過控制液晶單元透光與不透光來顯示圖像，需要背光燈進(jìn)行補(bǔ)光。顯示效果相對(duì)較差，色彩和對(duì)比度不如OLED。方案選擇：比較上述兩種方案，OLED顯示內(nèi)容更加豐富，而方案2中的一個(gè)顯示界面，整個(gè)屏幕上只有32個(gè)字符，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)中有很多的參數(shù)。選擇方案一比較合適。3.7.1液晶顯示電路設(shè)計(jì)本研究以0.96英寸OLED屏幕為研究對(duì)象，并給出了其實(shí)物示意圖。OLEDs有四種管腳，即GND,VCC,SCL,SDA。IIC是一種串行通訊總線，它支持一主多從的功能，即主機(jī)通過尋址方法調(diào)用從屬設(shè)備，完成對(duì)從設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。圖3-110.96寸OLED參數(shù)顯示電路如圖3-12所示。其中雙向數(shù)據(jù)線是SDA，時(shí)鐘線是SCL，另外兩個(gè)引腳為這個(gè)屏幕的電源，屏幕內(nèi)自帶LDO，支持寬范圍電壓供電。圖3-12參數(shù)顯示電路4系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)該系統(tǒng)由主控模塊，語(yǔ)音模塊，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊，繼電器模塊，顯示屏，LED指示燈等組成，通過串口或GPIO接口與各個(gè)模塊進(jìn)行通訊，以完成各種控制功能。在圖4—2中給出了系統(tǒng)的主程序的流程圖。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先進(jìn)行初始化，設(shè)置中斷數(shù)據(jù)包，初始化串口，OLED顯示屏，DHT11溫濕度傳感器，將溫度、濕度和串口通訊數(shù)值的預(yù)設(shè)初始值顯示在設(shè)置的顯示地點(diǎn)，然后進(jìn)行“while（1）”的運(yùn)行，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)子程序，完成對(duì)溫濕度的檢測(cè)和顯示，并執(zhí)行收集到的聲音命令，從而對(duì)窗簾、電視機(jī)等設(shè)備進(jìn)行控制。圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖4.2語(yǔ)音指令識(shí)別與執(zhí)行程序設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)與LUASR01語(yǔ)音模塊通過串行接口（USART）進(jìn)行通信。語(yǔ)音模塊內(nèi)置一套指令集，用于控制模塊的工作狀態(tài)和執(zhí)行各種操作。單片按照指令集的格式和要求發(fā)送指令給語(yǔ)音模塊，語(yǔ)音模塊在接收到指令后，會(huì)根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，并通過串行接口向單片機(jī)發(fā)送響應(yīng)或反饋數(shù)據(jù)。單片機(jī)解析響應(yīng)或反饋數(shù)據(jù)，獲取語(yǔ)音模塊的工作狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果。4.2.1語(yǔ)音指令識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)的采集及識(shí)別處理是由ASRPRO語(yǔ)音芯片完成的，ASRPRO語(yǔ)音芯片內(nèi)置腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，支持DNN、TDNN、RNN等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及卷積運(yùn)算硬件運(yùn)算、非軟件運(yùn)算，支持語(yǔ)音識(shí)別、聲紋識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音檢測(cè)、單麥克風(fēng)降噪增強(qiáng)、單麥克風(fēng)回聲消除、360度全方位拾音等功能[17]。這里以控制空調(diào)開關(guān)為例，簡(jiǎn)單介紹語(yǔ)音指令識(shí)別原理：打開空調(diào)的語(yǔ)音是一個(gè)模擬量，通過語(yǔ)音模塊的話筒進(jìn)行采集后輸入至語(yǔ)音芯片，先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再送至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，由已訓(xùn)練成熟的聲學(xué)模型和語(yǔ)言模型進(jìn)行再處理，最終判別出語(yǔ)音指令是打開或關(guān)閉空調(diào)。使用天問block環(huán)境進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別程序開發(fā)的主要步驟包括：配置相關(guān)的歡迎詞、喚醒詞、命令詞，如圖4-3所示。其主要包括初始化和指令識(shí)別兩部分。在初始化程序中，需要對(duì)播報(bào)聲音、音量、語(yǔ)速、歡迎詞、串口波特率、喚醒方式及喚醒詞、喚醒退出時(shí)間等所有的基礎(chǔ)信息進(jìn)行設(shè)置。對(duì)家居電器的控制指令識(shí)別主要依據(jù)各個(gè)命令詞，如“開燈”“關(guān)燈”“開窗簾”“關(guān)窗簾”“開風(fēng)扇”“關(guān)風(fēng)扇”“開冰箱”“關(guān)冰箱”“開門”“關(guān)門”“開電視”“關(guān)電視”等。每一項(xiàng)命令詞，對(duì)應(yīng)串口的輸出數(shù)據(jù)，比如識(shí)別到“開燈”的語(yǔ)音指令后，語(yǔ)音模塊的串口輸出“010D0A”，其中“01”決定了對(duì)家居的開關(guān)控制狀態(tài)，由單片機(jī)接收指令并根據(jù)指令控制繼電器動(dòng)作。圖4-2語(yǔ)音識(shí)別程序（2）生成程序模型，包括聲學(xué)模型、語(yǔ)音模型、命令詞信息表、播報(bào)音及用戶程序。模型生成成功之后，可以到程序緩存文件中查看命令詞信息表等文件，如表4-1所示。表4-1生成的命令詞信息表命令詞命令詞ID命令詞語(yǔ)義ID喚醒詞智能管家10x1E45501YES最大音量20x1E419C5NO中等音量30x1E41A01NO最小音量40x1E41A45NO開燈50x1E5B581NO關(guān)燈60x1E5B5C1NO開窗簾70x1E41943NO關(guān)窗簾80x1E41983NO開風(fēng)扇90x1E41942NO關(guān)風(fēng)扇100x1E41982NO開冰箱110x00NO關(guān)冰箱120x00NO開門130x1E41941NO關(guān)門140x1E41981NO開電視150x1E41946NO關(guān)電視160x1E41986NO開空調(diào)170x1E41941NO關(guān)空調(diào)180x1E41984NO<welcome>100010x0NO<inactivate>100020x0NO（3）程序編譯下載，如圖4-3所示。通過type-c接口將語(yǔ)音模塊與電腦進(jìn)行連接，在設(shè)備管理器中的端口欄找到并選擇相應(yīng)的串口，這里是COM3-CP210X。配置好硬件連接之后，點(diǎn)擊“編譯下載”，程序自動(dòng)下載到語(yǔ)音模塊中。圖4-3編譯下載該語(yǔ)音模塊支持英語(yǔ)，如圖4-4所示，可以將播報(bào)音設(shè)置為英語(yǔ)，相關(guān)喚醒詞、命令詞也可以設(shè)置為英語(yǔ)，可以滿足英文狀態(tài)下的語(yǔ)音控制。圖4-4語(yǔ)言選擇4.2.2語(yǔ)音指令執(zhí)行語(yǔ)音指令執(zhí)行程序流程圖如圖4-5所示，進(jìn)入該程序后，首先需要定義一個(gè)int變量作為switchcase（）語(yǔ)句中的常量。單片機(jī)掃描判斷從語(yǔ)音模塊串口發(fā)送來的數(shù)據(jù)是否接收完成，如果接收完成，則將接收到的數(shù)字賦值給先前定義的變量，根據(jù)串口語(yǔ)音指令（數(shù)字）執(zhí)行switchcase（）語(yǔ)句，即根據(jù)接收到的串口數(shù)值執(zhí)行相應(yīng)指令，完成對(duì)燈光、窗簾、風(fēng)扇、冰箱、門鎖、電視和空調(diào)的開關(guān)控制。本系統(tǒng)中，采用LED小燈模擬照明燈，采用對(duì)繼電器的通斷控制模擬對(duì)風(fēng)扇、冰箱、門鎖、電視和空調(diào)的開關(guān)，通過控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)模擬窗簾打開和關(guān)閉。在家居設(shè)備受控動(dòng)作的同時(shí)，液晶屏顯示相應(yīng)設(shè)備的開或者關(guān)的狀態(tài)。圖4-5語(yǔ)音指令執(zhí)行程序流程圖部分關(guān)鍵程序：voidyuyin_receive(void){intval1;if(USART_RX_STA&0X8000){val1=USART_RX_BUF[0];switch(val1){case1:BEEP_ON;OLED_ShowCH(55,6,19);break;//燈狀態(tài)為開case2:BEEP_OFF;OLED_ShowCH(55,6,20);break;//燈狀態(tài)為關(guān)case18:CH2_ON;OLED_ShowCH(90,2,19);break;//窗簾狀態(tài)為開case14:CH2_OFF;OLED_ShowCH(90,2,20);break;//窗簾狀態(tài)為關(guān)case3:CH3_ON;OLED_ShowCH(30,4,19);break;//風(fēng)扇狀態(tài)為開case4:CH3_OFF;OLED_ShowCH(30,4,20);break;//風(fēng)扇狀態(tài)為關(guān)case5:CH4_ON;OLED_ShowCH(90,4,19);break;//冰箱狀態(tài)為開case6:CH4_OFF;OLED_ShowCH(90,4,20);break;//冰箱狀態(tài)為關(guān)case9:CH5_ON;delay_ms(1000);CH5_OFF;OLED_ShowCH(15,6,19);break;//門開case17:CH5_ON;delay_ms(1000);CH5_OFF;OLED_ShowCH(15,6,20);break;//門關(guān)case7:CH6_ON;OLED_ShowCH(110,6,19);break;//電視狀態(tài)為開case8:CH6_OFF;OLED_ShowCH(110,6,20);break;//電視狀態(tài)為關(guān)case11:CH1_ON;OLED_ShowCH(30,2,19);break;//空調(diào)狀態(tài)為開case12:CH1_OFF;OLED_ShowCH(30,2,20);break;//空調(diào)狀態(tài)為關(guān)}USART_RX_STA=0;}}4.3中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)在有聲音的情況下，發(fā)出中斷信號(hào)，使程序停止。如圖4-7所示，當(dāng)串口出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的中斷時(shí)，將跳轉(zhuǎn)到指定的中斷功能進(jìn)行處理。首先要確定有沒有收到中斷信號(hào)，然后才能進(jìn)行接收。若接收沒有結(jié)束，0x0d被接收，則判定所收到的數(shù)據(jù)標(biāo)志是0x0a，若否，則表明收到的數(shù)據(jù)有誤，必須再次啟動(dòng)接收，直到收到標(biāo)志比特0x0a為止。圖4-6中斷服務(wù)程序流程圖4.4溫濕度檢測(cè)程序設(shè)計(jì)將8位濕度整數(shù)、8位濕度小數(shù)、8位溫度整數(shù)、8比特溫度整數(shù)數(shù)據(jù)、8比特的溫度小數(shù)數(shù)據(jù)和8比特溫度小數(shù)數(shù)據(jù)，一次發(fā)送到單片機(jī)。此資料格式可保證資料之準(zhǔn)確及完整。在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，主機(jī)（例如微控制器）將啟動(dòng)信號(hào)發(fā)送給DHT11,DHT11收到該信號(hào)后做出應(yīng)答，啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送。通過對(duì)輸入輸出端口的高、低電平狀態(tài)進(jìn)行讀取，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)的讀出。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞，必須嚴(yán)格按照單總線順序進(jìn)行。比如，目前的傳感器輸出的數(shù)據(jù)：000101100010001000100100100000100010，單片機(jī)能算出相對(duì)濕度為22.66%，溫度為37.00℃，檢驗(yàn)總和為59.66。圖4-8顯示了溫濕度數(shù)據(jù)的獲取過程的流程。圖4-7溫濕度采集程序流程圖4.5參數(shù)顯示程序設(shè)計(jì)采用OLED顯示屏對(duì)溫濕度數(shù)值以及各個(gè)受控的家居設(shè)備開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行顯示。系統(tǒng)初始化結(jié)束之后，除了溫濕度數(shù)值以及各個(gè)家居設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)需要根據(jù)溫濕度傳感器的檢測(cè)值、語(yǔ)音指令執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新顯示，其余的文字信息，如“溫度”“濕度”“燈”“窗簾”“風(fēng)扇”、“冰箱”、“門”、“電視”和“空調(diào)”均為默認(rèn)顯示。4.5.1漢字取模由于要同時(shí)顯示多個(gè)漢字，所以必須使用漢字模板提取軟件來實(shí)現(xiàn)信息的配置。漢字的取型要求為陰式，倒排，列行，16X16，其參數(shù)設(shè)置見圖4-9。圖4-8配置取模參數(shù)在漢字輸入框中輸入要顯示的漢字，如圖4-9所示，點(diǎn)擊“生成字模”之后，軟件自動(dòng)生成C51格式的十六進(jìn)制數(shù)。圖4-9生成字模4.5.2液晶屏IIC通信IIC協(xié)議包含地址幀和數(shù)據(jù)幀，以及起始信號(hào)、終止信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)等要素。地址幀包含從設(shè)備的地址和讀寫位，用來確定匹配的設(shè)備以及寫入操作。數(shù)據(jù)幀決定了單片機(jī)向顯示屏寫入的數(shù)據(jù)[19]。圖4-10給出了IIC通訊數(shù)據(jù)讀出程序的流程圖。啟動(dòng)信號(hào)是由SCL高電平下降緣生成的，用于傳輸從端的地址，SCL下降邊緣，SDA從高端傳輸?shù)刂沸畔ⅲ缓骃CL又下降邊緣，完成了信息的傳輸。單片機(jī)將響應(yīng)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，該單片機(jī)接收到對(duì)溫度、濕度和電氣設(shè)備的切換資料進(jìn)行處理，并與主、從裝置進(jìn)行通訊，將數(shù)據(jù)寫到液晶屏上，從裝置發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，并確定數(shù)據(jù)的接收情況。圖4-10IIC通信程序流程圖5調(diào)試結(jié)果分析5.1軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介KeiluVision5是一款專業(yè)的嵌入式軟件，它支持多種編程語(yǔ)言，如C、C++、匯編等。選中“Project”菜單中的“OptionsforTarget”，并將其設(shè)置為編譯器，調(diào)試器，優(yōu)化以及目標(biāo)設(shè)備的特定設(shè)置。有了“Workspace”的接口，您就可以創(chuàng)建一個(gè)原始的、可以用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫的嵌入程序。本課題是在天問block環(huán)境下完成對(duì)語(yǔ)音程序的編寫任務(wù)，該環(huán)境下開發(fā)者進(jìn)行編程極大減少了工作量，減少重復(fù)工作，大大提升了開發(fā)效率。語(yǔ)音程序模塊化編程如圖4-1所示，用戶可自由添加聲音類型，如漢語(yǔ)或英文的男聲、女聲，歡迎詞、喚醒詞等均可按需進(jìn)行設(shè)置。圖5-1語(yǔ)音程序模塊化編程5.2系統(tǒng)調(diào)試原則在系統(tǒng)調(diào)試過程中，我們遵循先硬件再程序的調(diào)試原則，首先進(jìn)行了上電前的硬件檢查，確保所有焊接點(diǎn)正確無(wú)誤，器件的正負(fù)極正確連接，電源適配且穩(wěn)定。在軟件調(diào)試方面，利用KEILuvision5軟件平臺(tái)進(jìn)行了程序的編寫、編譯和調(diào)試。通過逐步運(yùn)行和檢查程序，確認(rèn)各個(gè)功能子程序（如中斷服務(wù)程序、溫濕度檢測(cè)程序等）都能按照預(yù)期執(zhí)行。測(cè)試了中斷服務(wù)程序的響應(yīng)，當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的中斷函數(shù)進(jìn)行處理，成功讀取并解析了接收到的數(shù)據(jù)[20]。同時(shí)，驗(yàn)證系統(tǒng)在接收到非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)能夠正確識(shí)別并重新開始接收，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。在調(diào)試過程中，我們也遇到了一些問題。例如，在某些情況下，系統(tǒng)對(duì)于語(yǔ)音指令的識(shí)別率不夠高，導(dǎo)致指令執(zhí)行出錯(cuò)。針對(duì)這個(gè)問題，我們盡量簡(jiǎn)化了語(yǔ)音識(shí)別的命令詞，提高了系統(tǒng)的識(shí)別率。另外，還發(fā)現(xiàn)在某些極端環(huán)境下（如高溫、高濕等），DHT11傳感器的數(shù)據(jù)采集會(huì)受到一定的影響。為了解決這個(gè)問題，增加了傳感器的校準(zhǔn)和補(bǔ)償功能，提高了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。5.3系統(tǒng)功能調(diào)試在軟硬件基本調(diào)試結(jié)束之后，進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對(duì)智能語(yǔ)音家居控制的相關(guān)功能進(jìn)行了全面的測(cè)試。測(cè)試過程中，模擬了用戶與家居控制系統(tǒng)的交互場(chǎng)景，通過發(fā)出不同的語(yǔ)音指令，觀察系統(tǒng)是否能夠正確識(shí)別并執(zhí)行相應(yīng)的操作。系統(tǒng)開機(jī)界面如圖5-1所示，開機(jī)后，待系統(tǒng)初始化，液晶屏顯示初值數(shù)據(jù)，各模塊的工作指示燈點(diǎn)亮發(fā)光，系統(tǒng)等待語(yǔ)音指令輸入。圖5-2系統(tǒng)開機(jī)界面首先，對(duì)系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別功能進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)設(shè)置了喚醒詞一級(jí)指令和命令詞二級(jí)指令，在下達(dá)對(duì)家居控制指令前，必須先對(duì)語(yǔ)音模塊進(jìn)行喚醒，如表5-1所示，這里設(shè)置的喚醒詞是“智能管家”，喊出喚醒詞之后，如果10秒內(nèi)沒有繼續(xù)發(fā)出語(yǔ)音指令，則語(yǔ)音模塊進(jìn)入待機(jī)模式，再次啟用時(shí)，需要重新先下達(dá)喚醒指令，待揚(yáng)聲器播報(bào)“我在”之后，可連續(xù)說出不同的語(yǔ)音指令，如“開燈”等。表5-1指令喚醒測(cè)試初始指令指令級(jí)別狀態(tài)1二次指令狀態(tài)2測(cè)試結(jié)論智能管家一級(jí)指令回復(fù)“我在”開燈燈開，回復(fù)“燈已開”僅在下達(dá)1級(jí)指令后，才可執(zhí)行二級(jí)指令開燈二級(jí)指令無(wú)回復(fù)//開電視二級(jí)指令無(wú)回復(fù)//在喚醒指令成功下達(dá)后，用戶通過發(fā)出“開風(fēng)扇”、“關(guān)風(fēng)扇”“開燈”等指令，可控制相應(yīng)設(shè)備工作。系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出指令內(nèi)容，并控制相應(yīng)的家居設(shè)備執(zhí)行操作（相應(yīng)繼電器動(dòng)作）。指令執(zhí)行后，揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出聲音，如“風(fēng)扇已開”、“已關(guān)”“燈已開”。如果沒有嚴(yán)格按照既定的語(yǔ)音指令格式下達(dá)，則系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別。表5-2設(shè)備控制指令測(cè)試語(yǔ)音指令工作狀態(tài)語(yǔ)音回復(fù)測(cè)試結(jié)論開燈/關(guān)燈燈亮/燈滅燈已開/燈已關(guān)下達(dá)的語(yǔ)音指令必須包括既定指令詞匯，才可以控制相關(guān)設(shè)備工作開窗簾/關(guān)窗簾電機(jī)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)好的/已關(guān)開風(fēng)扇/關(guān)風(fēng)扇繼電器動(dòng)作風(fēng)扇已開/已關(guān)開冰箱/關(guān)冰箱繼電器動(dòng)作已開/已關(guān)開門/關(guān)門繼電器動(dòng)作，電磁閥吸合/斷開已開/已關(guān)開電視/關(guān)電視繼電器動(dòng)作已開/已關(guān)請(qǐng)把燈打開無(wú)動(dòng)作無(wú)回復(fù)現(xiàn)在可以開燈了燈亮燈已開同時(shí)，我們也測(cè)試了系統(tǒng)對(duì)于不同語(yǔ)速、不同口音的識(shí)別能力。為了確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，我們尋找5個(gè)測(cè)試者，分別對(duì)北京話、東北話和閩南語(yǔ)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示系統(tǒng)具有較高的魯棒性和適應(yīng)性。表5-3語(yǔ)速口音測(cè)試語(yǔ)音指令語(yǔ)速口音測(cè)試次數(shù)工作狀態(tài)測(cè)試結(jié)論開電視/關(guān)電視快速北京話5均正常大部分的測(cè)試均可準(zhǔn)確識(shí)別，在語(yǔ)速較快且閩南語(yǔ)時(shí)，有1次識(shí)別不準(zhǔn)確開電視/關(guān)電視快速東北話5均正常開電視/關(guān)電視快速閩南語(yǔ)54次正常開電視/關(guān)電視慢速北京話5均正常開電視/關(guān)電視慢速東北話5均正常開電視/關(guān)電視慢速閩南語(yǔ)5均正常當(dāng)發(fā)出家居控制指令后，隨著繼電器的動(dòng)作，液晶屏同時(shí)顯示當(dāng)前各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，如圖5-3所示，分別對(duì)空調(diào)、窗簾、風(fēng)扇、冰箱、門、燈和電視的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行切換顯示。圖5-3顯示設(shè)備工作狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)的溫濕度檢測(cè)功能進(jìn)行測(cè)試。通過將傳感器放置在不同的環(huán)境中，觀察系統(tǒng)是否能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)，如圖5-4所示。測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的采集和處理，并將結(jié)果以數(shù)字的形式顯示出來，方便用戶了解當(dāng)前環(huán)境狀況。圖5-4溫濕度檢測(cè)此外，還測(cè)試了系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序。通過模擬串口接收數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，觀察系統(tǒng)是否能夠正確地處理接收到的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地接收并處理數(shù)據(jù)，且處理速度較快，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。最后，評(píng)價(jià)了該系統(tǒng)的總體性能。經(jīng)過一段時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)，看看該系統(tǒng)有沒有什么不穩(wěn)定的地方，或者有什么資源泄漏的地方。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，占用的資源很少，達(dá)到了實(shí)用的需要。綜上所述，通過系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的方式對(duì)智能語(yǔ)音家居控制的相關(guān)功能進(jìn)行測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確率、穩(wěn)定的運(yùn)行性能和良好的用戶體驗(yàn)。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要根據(jù)用戶反饋和實(shí)際需求進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，以提升系統(tǒng)的性能和功能。6總結(jié)本論文的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種將嵌入式技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和傳感技術(shù)相結(jié)合的智能語(yǔ)音家庭控制系統(tǒng)。它可以由使用者發(fā)出語(yǔ)音命令，從而對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行控制，并可以對(duì)周圍的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體的工作概括為：（1）通過不同的渠道查閱文獻(xiàn)，細(xì)致的調(diào)研，對(duì)當(dāng)前智能語(yǔ)音家居控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有了一定了解，再通過對(duì)系統(tǒng)的深入研究調(diào)查，對(duì)系統(tǒng)的研究背景、意義、現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的闡述，介紹了系統(tǒng)未來發(fā)展的趨勢(shì)，總結(jié)了本課題研究的各個(gè)章節(jié)安排。（2）對(duì)智能話音家庭控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行了分析，制定了一個(gè)概念框架，然后制定了一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行了選擇，并對(duì)其進(jìn)行了比較和分析，選擇了最合適的設(shè)備。接著，對(duì)系統(tǒng)中的每一種設(shè)備進(jìn)行了選擇，最后給出了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能框圖。（3）本文詳細(xì)地闡述了該系統(tǒng)的硬件電路，并對(duì)其中所用到的幾個(gè)關(guān)鍵元件的工作原理作了詳細(xì)的說明。通過對(duì)系統(tǒng)各功能電路的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并給出了系統(tǒng)的框圖。（4）在KEILuvision5平臺(tái)上，用C語(yǔ)言編寫了程序，編寫了程序，編譯了程序。在程序的設(shè)計(jì)上，按照模塊化的思想，畫出了主程序的流程圖，同時(shí)還畫出了語(yǔ)音指令執(zhí)行、中斷服務(wù)、溫濕度檢測(cè)、參數(shù)顯示等子程序的流程圖，并將這些功能子程序通過主程序調(diào)用，來