基于单片机的语音识别智能家居控制系统设计

基于单片机的语音识别智能家居控制系统设计

摘要：“智能家居”主要通过利用先进的单片机技术，蓝牙识别技术和语音识别技术，将家用电器，如电灯，电视，冰箱等联系起来，通过语音来控制各个家用电器设备，是人们的生活更加方便，安全和健康。

关键词：智能家居；单片机；语音识别

传统的家电控制方式主要有开关按键和红外遥控两种。这两种必须需要人去直接触碰，有着极大的安全隐患，而且控制距离短，不能够穿墙控制。我们在日常生活中经常遇到以下情况，躺在床上看书或看电视时，卧室电灯不能方便地控制，还要起来去关掉电灯。类似这种不方便的情况在家庭生活中多有出现。尤其是对于老年人、残疾人来说，家电控制更为不易。因此我设计了一种基于单片机的智能家居语音控制系统，采用了语音指令控制家用电器的开启或关闭，从而使现代家居生活更轻松、更便捷、更安全。

1 系统介绍

系统主要分为以下几个部分：由语音识别模块、51单片机、蓝牙发送模块组成语音遥控；由蓝牙接收模块、主控器、接口电路组成家电语音控制平台。

2 硬件电路

整个系统的硬件电路主要包括核心主控制和语音识别两个部分主控制部分为STC公司STC12LE5A60S2单片机，语音识别部分为LD3320语音识别芯片系统，用户发出声音控制指令时，语音识别部分把指令传送给主控制器，主控制器处理后，发出命令控制外围的家用电器设备。

3 非特定人语音识别模块设计

LD3320主要组成有高精度的语音识别处理器和一些外部电路，包括声音输出接口和麦克风接口。可以真正实现语音识别，声音控制和人际对话的各项功能，另外还有完整的非特征人语音识别特征库和高效的人语言识别搜索引擎模块。

（1）语音识别分三个步骤：频谱分析、特征提取、匹配识别。LD3320已把各部分硬件集成在单芯片上，我们主要对LD3320进行二次开发。

（2）LD3320芯片采用并行方式直接与单片机相接，具有识别率高，识别速度快，多接口，多支持等优点，可以连续快速识别多种语言。

（3）设计步骤：确定寄存器读写操作方式（并行或串行SPI），熟悉寄存器的功能，确定所需寄存器的地址，编写驱动程序（初始化→写入识别列表→开始识别→响應中断）。

4 单片机控制器

51单片机的显著特征是采用超低功耗架构，可显著延长电池使用寿命；在本设计中，单片机的P0口接LD3320的8个数据口，P3口连接RDB、WRB、CSB、RSTB等控制引脚；SIMO0、SOMI0口连接射频模块的SPI数据口；在主控器上还接有一个扬声器，作为信息反馈装置；51单片机系列单片机针对C语言与汇编程序精心优化，我们可以通过简单的C 语言编程对其行控制。

5 无线信息传输——蓝牙通信

利用HC05蓝牙发射/接收模块完成“操作指令”的发送和接收。

为了实现对家电电器的控制，我们采用LED灯和继电器模拟实物电灯或者家电，通过语音识别去控制家电的开关，为了提高系统的识别率，本系统采用两级指令完成对系统的控制。向LD模块添加关键词时，通过编辑程序定义二维数组设定一级语音指令为“小黑”，二级语音指令为“开灯”、“关灯”，设定指令时，添加拼音的输入方式作为关键词数组，例如添加“小黑”命令，则写入“xiaohei”，汉字间的拼音用空格隔开。实现功能为接收语音

指令“小黑”时，开发板3个红绿蓝LED指示灯点亮，继而接收二级语音指令“开灯”或者“关灯”，3个红绿蓝LED指示灯逐渐熄灭，此时继电器控制的负载LED电灯“点亮”或者“关闭”。通过3路继电器去输出可以去控制家里的电灯，和风扇和MP3音乐播放模块，可以说：“打开风扇”，“关闭风扇”或者“打开音乐”，“关闭音乐”等等，一系列的二级语音口令可以自定义设置去实现对家电的语音控制。

通过利用LD3320语音芯片，极大地简化了语音处理，使语音识别具体化。我们需要作的只是：确定寄存器读写操作方式（并行或串行SPI），熟悉寄存器的功能，确定所需寄存器的地址，编写驱动程序（初始化→写入识别列表→开始识别→响应中断）；最后由主单片机完成家电的控制。技术成熟，方法可行。

利用LD3320语音芯片，设计麦克风偏置、单片机控制器、模拟电源辅助等接口电路，编写驱动程序，设计的“语音识别模块”，实现了“家电控制命令”的识别，识别率高，不必人工训练，都可轻松使用。实现了“声音和家电”沟通、控制，安全、方便、灵活。具有抗干扰能力强、一语多关、方便（老年人和残疾人使用）、安全等特点，应用前景广阔。

6 结论

该设计利用单片机，蓝牙无线模块和语音识别模块实现了智能家居语音控制系统，通过该系统能够识别语音指令，并能根据识别结果控制家居电路中日光灯、风扇和电视等其他电气设备的开启或关闭；这套系统可以调高人们的生活质量，使人们，特别是老年人和残疾人实现轻松、便捷、安全的现代家居生活。通过该系统的实验测试，结果表明，系统工作稳定，语音识别率高，结构简单，能够完成家居电气设备的控制。

参考文献：

[1]吕莉，罗杰.智能家居及其发展趋势[J].计算机与现代化，2007（17）.

[2]李元建.蓝牙与智能家居[J].电子技术.

[3]刘宇刚.智能家居中信息家电组网关键技术研究.

[4]王莉，黄光明，赵丽.蓝牙关键技术与智能家居[J].单片机与嵌入式系统应用.

[5]房胜，钟玉琢.蓝牙技术在家庭网络中的应用家电控制[J].小型微型计算机系统. 作者简介：冯锦涛（1997），男，汉族，山西吕梁人，本科在读。

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