一個基于家庭語音自動控制智能開關(guān)的語音電路設(shè)計摘要當(dāng)前，傳統(tǒng)智能型電燈開關(guān)的應(yīng)用局限性已經(jīng)充分暴露，在社會高速發(fā)展的今天，越來越多的消費(fèi)者渴望解放雙手，只需動動嘴便可以操控家電，因此便捷的智能型開關(guān)替換傳統(tǒng)型的電燈開關(guān)已成為大勢所趨。智能語音家居旨在將家庭所有的電器連入互聯(lián)網(wǎng)，經(jīng)過系統(tǒng)對信號進(jìn)行采集和處理，并及時將信號反饋給用戶，同時也接受主人發(fā)來的控制信息，其中智能家居包括用語音開關(guān)進(jìn)行控制和設(shè)計，給電器傳達(dá)將要執(zhí)行的動作，實現(xiàn)了通過語音控制系統(tǒng)完成家用電器的啟動功能，為人類提供便捷的的家庭智能語音環(huán)境。本文主要針對語音開關(guān)的控制和設(shè)計主要所做的工作如下：(1)本文首先從我國相關(guān)基礎(chǔ)課題的研究歷史背景、其研究發(fā)展主要?dú)v程、實現(xiàn)的主要功能等幾個方面角度出發(fā),對該相關(guān)課題研究做了全面的案例分析和重點綜述,明確了本文的相關(guān)基礎(chǔ)性課題研究主要內(nèi)容和其中的研究重要意義。為接下來的各項工作以及內(nèi)容規(guī)劃做出了簡單的工作總結(jié)和重點概括。本論文主要研究的是語音控制開關(guān),因此對實現(xiàn)語音控制的技術(shù)進(jìn)行了調(diào)查與總結(jié)。(2)本系統(tǒng)課程設(shè)計主要采用微機(jī)STC89C51單片機(jī)和先進(jìn)的微機(jī)高性能LD3320語音圖像識別控制芯片,進(jìn)行了微機(jī)語音識別控制處理系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)模塊和其他語音圖像識別控制模塊的軟硬件相互結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計。在對于家庭語音控制模塊等功能方面我們做出比較詳細(xì)分析并重新設(shè)計了一個基于家庭語音自動控制智能開關(guān)的語音電路設(shè)計原理解決方案,目的之一就是為了真正實現(xiàn)對家庭用戶的控制，聲音自動控制家庭家用照明控制電路從而實現(xiàn)家庭家用電器的運(yùn)行。(3)主要針對語音控制技術(shù)，研究了在理想條件下的多種非特定語音開關(guān)交互測試，通過keil程序匯編和protues軟件仿真提高語音控制開關(guān)可信度和可用性，實現(xiàn)了通過語音聲控開關(guān)的基本功能。關(guān)鍵詞:語音識別;語音控制;LD3320單片機(jī);聲控開關(guān)目錄TOC\o"1-3"\h\u28339摘要 [11]可以仿真AVR，PIC，51單片機(jī)等常用的微型處理器和外圍電路。Protues軟件可以仿真有單片機(jī)以及外圍電路的情況。由于該軟件的仿真是基于廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)來建立仿真的，所以仿真超越了“虛擬”極其接近現(xiàn)實。在教學(xué)中使用具有很大的現(xiàn)實意義。Proteus軟件的特點:可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表;2、強(qiáng)大的全局編輯功能;3、在原理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中;4、同時運(yùn)行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)5、既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(由原理圖到PCB)，也可以進(jìn)行反向注釋(由PCB到原理圖)，以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計上的一致性;6、滿足國際化設(shè)計要求(包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國標(biāo)庫);*方便易用的數(shù)?；旌戏抡?兼容SPICE3f5);7、支持用CUPL語言和原理圖設(shè)計PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件;*PCB可設(shè)計32個信號層，16個電源-地層和16個機(jī)加工層REF_Ref3241\r\h[17];8、強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動”設(shè)計環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計規(guī)則檢查;Protel99SE的工作界面是一-種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示，包括:標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口REF_Ref3307\r\h[18]。搭建虛擬實驗平臺將Protues和Keil進(jìn)行聯(lián)調(diào)，先設(shè)計好硬件電路，然后用Protues進(jìn)行仿真，搭建硬件電路。然后使用Keil軟件編寫程序進(jìn)行編譯，生產(chǎn).hex執(zhí)行文件，然后將執(zhí)行文件下載到Protues軟件進(jìn)行仿真實驗，觀察實驗結(jié)果。在虛擬實驗環(huán)境下，單片機(jī)的原理變得非常的直觀和簡單，可以在Protues軟件上直接基于硬件原理圖來進(jìn)行仿真編程，非常直觀，易懂，可以進(jìn)行代碼的調(diào)試觀察各個硬件器件的運(yùn)行情況，配合虛擬的器件可以觀察單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?？梢愿淖兤骷男吞杹磉_(dá)到最好的狀態(tài)。通過虛擬實驗平臺，可以更改實驗器件的型號，方便仿真，調(diào)試，已達(dá)到所要求的實驗?zāi)康模?jié)省硬件直接進(jìn)行搭建的金錢和時間，提高設(shè)計的質(zhì)量和效率。程序流程圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11程序流程圖軟件功能代碼用燈的顏色去替代燈，空調(diào)等家用電器，程序代碼如下：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內(nèi)不給出指令，則需要重新喊小白 { 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') //打開紅燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=1; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s12紅燈亮圖 if(key_num=='C') //關(guān)閉紅燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=2; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s13紅燈滅圖 if(key_num=='D') //打開綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=3; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s14綠燈亮圖 if(key_num=='E') //關(guān)閉綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=4; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s15綠燈滅圖 if(key_num=='F') //打開藍(lán)燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=5; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s16藍(lán)燈亮圖 if(key_num=='G') //關(guān)閉藍(lán)燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=6; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s17藍(lán)燈滅圖 if(key_num=='H') //打開紅綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=7; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s18紅綠燈亮圖 if(key_num=='I') //關(guān)閉紅綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=8; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s19紅綠燈滅 if(key_num=='J') //打開藍(lán)綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=9; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s110藍(lán)綠燈亮 if(key_num=='K') //關(guān)閉藍(lán)綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=10; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s111藍(lán)綠燈滅 if(key_num=='L') //打開紅藍(lán)燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=11; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s112紅藍(lán)燈亮圖 if(key_num=='M') //關(guān)閉紅藍(lán)燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=12; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s113紅藍(lán)燈滅 if(key_num=='N') //打開所有燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=13; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s114全部燈亮圖 if(key_num=='O') //關(guān)閉所有燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=14; } } if(key_num=='P') //關(guān)紅綠燈 { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=15; } }圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s115全部燈滅 if(key_num=='Q') //關(guān)閉開關(guān) { if(discern_flag) { discern_flag=0; open_flag=16; } } }}硬件電路調(diào)試4硬件檢查圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s116硬件檢測流程圖檢查硬件焊接是否有虛焊對照電路圖檢查是否有焊接錯誤線路連接是否有問題圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s117硬件線路焊接檢測圖功能檢查根據(jù)編寫語言要求，加電后檢查是否能按照程序運(yùn)行，保證實驗的進(jìn)度質(zhì)量，其次就是看它是否符合最初的設(shè)想或反思自己的設(shè)想和實際成果之間的差異。功能實現(xiàn)1、上電，電源指示燈亮，各電路正常工作。2、用戶說出指令，LED燈亮，正常接收指令。3、實現(xiàn)指定LED燈控制亮滅。4、實現(xiàn)電機(jī)控制。4.6綜合調(diào)試把硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行整合，對期間出現(xiàn)的故障進(jìn)行排除，使兩者融合，實現(xiàn)完整的系統(tǒng)功能?？偨Y(jié)與展望主要工作本次畢業(yè)設(shè)計對于家電環(huán)境的改善，利用STC89C51的串口檢測語音模塊輸出數(shù)據(jù)做相應(yīng)開燈關(guān)燈的方法，以及對應(yīng)模塊驅(qū)動程序的編寫思路等實驗步驟進(jìn)行了說明。根據(jù)設(shè)計任務(wù)，提出并且論證了設(shè)計方案，詳細(xì)闡述了LD3320語音識別模塊的工作原理，設(shè)計中在充分考慮硬件系統(tǒng)資源的基礎(chǔ)上，合理的的編寫軟件程序，經(jīng)過多次調(diào)試后實現(xiàn)了各個模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和可用性，實現(xiàn)了通過語音聲控開關(guān)的基本功能。本次設(shè)計主要完成了以下工作：本次設(shè)計采用了驅(qū)動核心代碼在控制LD3320芯片和STC89C51檢測到數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)的處理，在語音識別模塊中，通過對特定語音的識別，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出，使其正常識別語音，串口檢測程序，檢測到相應(yīng)的信號進(jìn)行開關(guān)燈操作。本設(shè)計對于智能語音家居控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)，并對該系統(tǒng)中語音整合信息控制電器的方式設(shè)計了方案，依據(jù)實際情況調(diào)整內(nèi)部電路，設(shè)計了基于keil的程序運(yùn)行和protues的仿真技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，語音識別技術(shù)以及單片機(jī)驅(qū)動電路的智能家居聲控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，借助C語言程序驅(qū)動整個語音交互識別控制系統(tǒng)，并對各個模塊進(jìn)行設(shè)計。在硬件設(shè)備搭建好后進(jìn)行硬件功能調(diào)試及功能檢查，根據(jù)編寫語言要求，加電后檢查是否能按照程序運(yùn)行，實現(xiàn)其功能，檢查硬件焊接是否有虛焊，對照電路圖檢查是否有焊接錯誤，線路連接是否有問題等，本次設(shè)計的控制系統(tǒng)的軟件使用了switch-case語句，它的優(yōu)點在于專門處理多分支結(jié)構(gòu)的條件選擇語句，精簡程序結(jié)構(gòu)，同時在搭建硬件電路前，先用proteus進(jìn)行軟件仿真，有助于提前發(fā)現(xiàn)問題所在，對后面的完成對信息的采集，單片機(jī)的驅(qū)動上從基本元器件的選型到功能電路模塊的實現(xiàn)作為了切入點。展望因為整個語音交互系統(tǒng)識別系統(tǒng)是非常細(xì)致的，本系統(tǒng)只是在理想狀態(tài)下的原理功能實現(xiàn)，還無法滿足復(fù)雜條件下的語音交互識別，對語音識別的實際應(yīng)用還需要諸多改進(jìn)。但是基于本系統(tǒng)還可以在下幾個方面做進(jìn)一步的開發(fā)：添加多種條件下的聲音檢測功能，可以從復(fù)雜背景中提取出指定的操控聲音，增加系統(tǒng)的實用性。擴(kuò)展系統(tǒng)支持多種方言以及獲取語音信號的方式。對算法進(jìn)行優(yōu)化，提高語音交互識別的準(zhǔn)確度。面對復(fù)雜的語音交互識別環(huán)境，單個的人聲算法是無法滿足的，以后的語音控制識別系統(tǒng)一定是多種算法結(jié)合在一起的。這也是以后人臉識別發(fā)展的方向。參考文獻(xiàn)閔麗娟,盧捍華,王亞石.智能開關(guān)照明控制系統(tǒng)中的上位機(jī)軟件設(shè)計[J].計算機(jī)工程,2011,37(22):290-292+F0003.許建國等.基于Zigbee的智能燈光控制系統(tǒng).2016.段淵淵.智能開關(guān)的制作與設(shè)計[D].銅仁學(xué)院.2016.唐貴堯等.語音識別技術(shù)的研究及基本實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(15):128-128.董胡,馬振中.基于單片機(jī)的智能玩具小車設(shè)計[J].微型電腦應(yīng)用,2014,30(9):14-16.朱其亮.音樂語音搜索業(yè)務(wù)系統(tǒng)測試-語音識別準(zhǔn)確率[D].北京郵電大學(xué)，2006：孫紅軍,周萬根.基于LD3320語音識別的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試,2017(9X):18-20.許文卓,黃宏,賈坤,何紅兵.基于LD3320語音識別的智能家居控制系統(tǒng)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2018(27):90-91.趙凱文,李存