嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用课程设计
基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计
基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计智能家居控制系统是利用嵌入式系统技术，将传感器、执行器以及通信技术融入家居系统中，实现对家居设备的自动化控制和远程监控。
该系统可以大大提升家居安全性、舒适度和能源利用效率，给用户带来更加便捷的生活方式。
本文将对基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计进行详细探讨。
一、系统架构设计智能家居控制系统通常包括以下组件：传感器、执行器、控制中心和用户界面。
传感器用于感知环境中的各种信息，如光线、温度、湿度等。
执行器用于控制家居设备，如灯光、空调、窗帘等。
控制中心负责接收传感器数据并根据用户设定的规则进行决策控制，同时将控制指令发送给执行器。
用户界面则提供给用户操作设备、监控家庭状态的接口，可以通过手机应用程序或者网页实现。
在系统架构设计中，需要考虑以下要点：1. 通信方式：智能家居控制系统需要通过网络与用户进行远程通信，可以选择Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等不同的通信方式。
Wi-Fi通信速度较快，适用于传输大量数据；蓝牙通信距离较近，适用于短距离传输；Zigbee通信消耗少，适合用于节能环保的家居系统。
2. 安全性考虑：智能家居控制系统需要采取安全措施，以防止黑客入侵或者信息泄露。
可以使用加密技术对通信进行保护，如SSL/TLS协议，同时采用身份验证机制，确保只有授权用户才能访问系统。
3. 软硬件平台选择：在嵌入式系统中，需要选择适合的硬件平台和操作系统。
常用的硬件平台有Arduino、Raspberry Pi 等，操作系统可以选择Linux、RTOS等。
选择合适的平台和操作系统可以简化系统的开发和维护工作。
二、系统功能设计1. 远程控制：用户可以通过手机应用程序或者网页远程控制家居设备。
例如，用户在外出时可以通过手机应用程序打开或关闭家中的灯光、电视等设备，以此增强家居安全性。
2. 定时控制：用户可以根据需要设置定时开关家居设备。
例如，可以设定某个时间自动打开空调、关闭窗帘，以提前为用户创造一个舒适的家居环境。
嵌入式系统在智能家居中的应用案例
冗余设计
关键部件采用冗余设计，如双电源、双网 卡等，确保单一故障不会导致系统整体崩 溃。
可靠性保障措施
模块化设计
采用模块化设计思想，将系统划分为多个 独立的功能模块，降低模块间的耦合度，
提高系统可靠性。
可靠性测试
对嵌入式系统进行严格的可靠性测试，如 长时间运行测试、极端环境测试等，确保
系统在各种条件下都能稳定运行。
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嵌入式系统硬件平台与选型
常见硬件平台介绍
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ARM平台
ARM架构是嵌入式系统中 最为常见的硬件平台之一 ，具有高性能、低功耗和 广泛的支持等特点。
MIPS平台
MIPS是一种基于精简指令 集（RISC）的处理器架构 ，以高性能和低功耗著称 。
x86平台
x86架构是PC领域的主流 架构，也逐渐渗透到嵌入 式系统中，特别是在一些 高性能应用场景中。
案例分析
方案概述
该方案基于云计算和物联网技术，构建智能家居系统，实现家居设备的远程监控和控制， 提供智能化服务。
技术实现
该方案采用云计算平台进行数据存储和处理，采用物联网技术实现设备互联和数据采集传 输。同时，采用智能算法对数据进行分析和决策，提供个性化服务。
应用效果
该方案可以实现家居设备的远程监控和控制，提高家居生活的便捷性和舒适性。同时，通 过智能算法对数据进行分析和决策，可以提供更加个性化的服务，满足用户的不同需求。
。
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功能实现
实现了照明、空调、窗帘等家居设备的远程控制、定时开关、自动化调
节等功能。
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技术特点
采用了先进的物联网技术、云计算技术和人工智能技术，实现了家居设
备的智能化、自动化和个性化管理。同时，系统具有良好的可扩展性和
基于嵌入式技术的智能家居系统设计
基于嵌入式技术的智能家居系统设计第一章：引言随着科技的不断发展，智能家居系统成为了现代家庭中的一种新趋势。
智能家居系统通过嵌入式技术和物联网的结合，可以实现家居设备和家庭成员之间的智能化互动。
本文将介绍基于嵌入式技术的智能家居系统的设计。
第二章：智能家居系统的概述智能家居系统是通过各类传感器、执行器和嵌入式技术相结合，实现对家庭设备的智能化控制。
它可以监测环境状态、识别家庭成员，进而根据用户需求自动控制家电、灯光、空调等设备的开关与调节。
智能家居系统可以提高生活的舒适度、安全性和便利性。
第三章：嵌入式技术在智能家居系统中的应用嵌入式技术是智能家居系统设计中不可或缺的关键技术之一。
通过将各类传感器和执行器嵌入到家居设备中，可以实现智能家居系统的功能。
嵌入式技术可以实现设备之间的无线通信，使得家庭成员可以通过手机应用或语音命令来控制家居设备。
同时，嵌入式技术可以实现对家庭环境的监测和分析，从而实现智能化的自动控制。
第四章：智能家居系统的关键组件智能家居系统中的关键组件包括传感器、执行器、通信模块和控制中心。
传感器可以监测环境的温度、湿度、光照等参数，执行器可以控制灯光、空调、窗帘等设备的开关与调节。
通信模块用于实现无线通信，控制中心则负责处理传感器的数据并做出相应的决策。
第五章：智能家居系统的功能设计智能家居系统的功能设计应根据家庭成员的需求和生活习惯来进行。
例如，可以设置自动化的定时控制功能，根据家庭成员的作息时间自动调节灯光和温度。
同时，可以通过传感器监测家庭成员的位置和活动状态，实现智能化的安全报警和监控功能。
另外，智能家居系统还可以集成语音助手，通过语音命令来控制家居设备。
第六章：智能家居系统的优势与挑战智能家居系统的优势在于提高家庭生活的舒适度和便利性，增强家庭成员的安全感。
智能家居系统可以根据家庭成员的需求自动进行控制，避免了繁琐的手动操作。
然而，智能家居系统的设计还面临一些挑战，主要包括系统的复杂性、安全性和隐私保护等方面。
语音识别技术在智能家居中的应用
语音识别技术在智能家居中的应用智能家居是指利用现代科技手段，将家居设备与互联网连接，实现设备之间的信息交互和智能化控制的家居系统。
随着人工智能技术的迅猛发展，语音识别技术成为智能家居中不可或缺的一环。
本文将探讨语音识别技术在智能家居中的应用，从智能音箱、智能家电、智能安防以及智能健康方面进行论述。
一、智能音箱智能音箱作为智能家居的入口设备，具备语音交互的能力，成为人们与智能家居系统进行互动的媒介。
语音识别技术的应用使得智能音箱能够通过声音指令来控制各类设备，例如调节温度、播放音乐、查询天气等。
此外，智能音箱还能够通过语音识别技术识别家庭成员的声音，实现智能化的个性化服务。
二、智能家电语音识别技术在智能家电中的应用主要体现在以下几个方面：1. 语音控制：通过语音指令，可以实现对空调、电视、音响等电器设备的远程控制。
例如，可以通过语音命令告诉智能家电调节温度、切换频道、调整音量等。
2. 语音反馈：智能家电可以通过语音提示，将设备的状态、工作模式等信息反馈给用户。
例如，电热水器可以通过语音提示告知热水器的加热状态和水温等。
3. 情景模式：通过语音识别技术，智能家电可以智能判断用户的需求，并自动切换到相应的情景模式。
例如，智能家居可以通过语音识别技术判断用户的回家时间，并在用户回家时自动开启照明、空调等设备。
三、智能安防语音识别技术在智能安防中的应用主要表现在以下几个方面：1. 语音警报系统：通过语音识别技术，智能安防系统可以智能识别异常声音，并及时发出语音警报，提醒用户注意安全。
2. 语音识别门禁系统：智能门禁系统可以通过语音识别技术，识别有效用户的声音，从而实现远程开门，增加安全性和便利性。
3. 智能监控系统：通过语音识别技术，智能监控系统可以识别特定声音，如破门声、窗户破碎声等，并及时向用户发送警报信息。
四、智能健康语音识别技术在智能健康中的应用主要体现在以下几个方面：1. 语音助理：智能健康设备可以通过语音识别技术提供健康咨询、实时监测体征等服务。
语音识别技术在智能家居中的应用案例
语音识别技术在智能家居中的应用案例标题：语音识别技术在智能家居中的应用案例智能家居作为信息技术与家庭设备的融合，已经成为现代家庭的标配之一。
在智能家居系统中，语音识别技术的应用正变得越来越普遍。
本文将以案例的形式，探讨语音识别技术在智能家居中的应用。
案例一：智能语音助手控制家电设备智能语音助手，如亚马逊的Alexa、苹果的Siri等，可以通过对话式交互的方式，实现对智能家居中的各类设备的控制。
用户只需通过声音指令，如“Alexa，打开客厅的灯”，语音助手就能通过语音识别技术识别指令，并将其转化为执行相应操作的指令。
这样，使用者就能轻松地控制家中的灯光、空调、电视等设备，提升了生活的便利性和舒适度。
案例二：语音识别智能门锁系统借助语音识别技术，智能家居中的门锁系统实现了更高级的安全保护。
例如，当使用者回家时，只需语音命令门锁系统：“我是张三”，系统就能通过语音识别技术确认身份，并将门锁解锁。
与传统的密码锁相比，语音识别智能门锁系统无需记忆复杂的密码，提高了门锁系统的安全性和便利性。
案例三：智能语音控制家庭安防系统智能家庭安防系统是现代智能家居的重要组成部分。
通过语音识别技术，用户可以轻松地控制家庭安防设备，如监控摄像头、智能报警器等。
借助智能语音助手，使用者可以通过语音命令对家庭安防系统进行监控，如“Siri，打开客厅监控摄像头”。
这为用户提供了便利的家庭安全管理方式，增强了家庭的安全感。
案例四：语音识别智能家居控制中心智能家居控制中心作为智能家居的中枢，承担着协调各类智能设备的任务。
通过语音识别技术，用户可以通过与智能家居控制中心的对话式交互来控制整个智能家居系统。
用户可以简单地通过语音命令来操作家居设备，如“控制中心，关闭所有窗户和门”。
语音识别智能家居控制中心的应用，使得用户可以更加方便地管理和控制家庭中的各类设备。
综上所述，语音识别技术在智能家居中的应用案例众多，涵盖了家电设备控制、门锁系统、家庭安防系统以及智能家居控制中心等方面。
语音识别技术及其在智能家居中的应用
语音识别技术及其在智能家居中的应用第一章介绍语音识别技术的基本原理和分类1.1 语音识别技术基本原理语音识别技术是指将语音信号转化成数字信号，然后通过计算机进行处理。
语音识别技术的基本原理是将人说话的声音转化成数字信号，并通过处理识别出人所说的话。
语音识别技术的核心技术包括信号预处理、特征提取、模型训练与识别等几个方面。
1.2 语音识别技术的分类根据语音识别技术的分类，可以将其分为基于文本的语音识别技术、基于声学的语音识别技术和基于深度学习的语音识别技术。
其中基于文本的语音识别技术主要应用于语音识别和语音合成领域；基于声学的语音识别技术主要应用于语音信息的处理领域；基于深度学习的语音识别技术主要应用于自然语言处理领域。
第二章语音识别技术在智能家居中的应用2.1 智能家居的需求和发展随着人们生活水平的提高，人们对生活品质的要求也越来越高。
智能家居可以为人们提供更加便捷、舒适、安全和环保的居住环境。
智能家居的发展趋势是集成化、智能化、人性化和机器学习化。
2.2 语音识别技术在智能家居中的应用语音识别技术可以为智能家居提供更加便捷、智能化和人性化的控制方式。
智能家居可以通过语音识别技术实现语音控制家电、自动化控制和安防监控等多种功能，大大提高家居生活的质量和便捷程度。
2.2.1 语音识别技术在家电控制中的应用智能家居可以通过语音识别技术实现语音控制家电，如电视、空调、音响等。
用户只需通过语音指令来控制家电的开启、关闭、调节音量等操作，实现了更加便捷、快捷的操作方式。
同时，语音识别技术还可以解决老人、小孩和残障人士使用家电的问题，提高了家电的易用性和人性化。
2.2.2 语音识别技术在智能化控制中的应用智能家居可以通过语音识别技术实现自动化控制，如家居照明、窗帘、安防、家居环境控制等功能。
用户只需通过语音指令来控制家居自动化控制系统，实现了更加智能化、便捷和人性化的控制方式，同时也提高了居住环境的舒适性和安全性。
智能家居中的语音识别系统设计毕业设计
智能家居中的语音识别系统设计毕业设计智能家居中的语音识别系统设计智能家居作为现代科技的产物，在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
语音识别系统被广泛应用于智能家居领域，使得用户可以通过语音指令控制家居设备，提升了生活的便利性和舒适度。
本篇文章将围绕智能家居中的语音识别系统设计展开讨论。
一、概述智能家居的语音识别系统是基于人工智能技术的重要组成部分，通过对语音指令的识别和理解，将用户的需求转化为相应的操作指令。
这一系统的设计需要考虑到识别准确度、实时性、可扩展性等方面的要求。
下面将详细介绍语音识别系统的设计要点。
二、语音输入设备语音输入设备是智能家居中的关键组件，它能够将用户的语音指令转化为数字信号，供后续的语音识别处理。
目前比较常见的语音输入设备包括智能音箱、手机应用和智能手表等。
在选择语音输入设备时，需要考虑到其对语音信号的采集效果、识别准确率以及用户友好性等因素。
三、语音信号处理语音信号处理包括语音预处理、特征提取和语音压缩等步骤。
语音预处理主要解决语音信号的噪声去除和增强问题，以提高语音信号的质量。
特征提取是将预处理后的语音信号转化为数字特征，常用的方法包括梅尔频率倒谱系数（MFCC）和线性预测编码（LPC）。
语音压缩则通过压缩算法减小语音信号的数据量，提高传输效率。
四、语音识别算法语音识别算法是语音识别系统设计的核心部分，主要负责将数字特征转化为文本或命令。
传统的语音识别算法包括基于隐马尔可夫模型（HMM）和高斯混合模型（GMM）的方法，近年来，深度学习技术的发展催生了一系列深度神经网络（DNN）和循环神经网络（RNN）等新型语音识别算法，提高了识别的准确度和性能。
五、语音指令理解语音指令理解是将语音识别结果转化为具体的操作指令，需要建立与智能家居设备相匹配的指令识别模型。
这一模型需要准确地解析用户的语音指令，包括动作、对象、条件等要素，从而实现智能家居设备的精确控制。
六、系统优化与可扩展性在设计智能家居中的语音识别系统时，需要考虑到系统的优化与可扩展性。
语音识别技术及其在智能家居中的应用
语音识别技术及其在智能家居中的应用近年来，智能家居技术得到了很大的发展，从最开始的“智能家电”到现在的“智能家居系统”。
其中，语音识别技术在智能家居中扮演着重要的角色。
本文将探讨语音识别技术的原理、应用以及未来的发展方向。
一、语音识别技术的原理语音识别技术是指让计算机能够理解人类的语音信息，反馈出对应的文字或指令的技术。
语音识别技术的基本原理是对声音信号进行模式识别。
它将输入的语音信号按照特定的算法进行分析，将其转化为文本或命令，最终交由计算机进行处理。
目前，语音识别技术已经进入到了深度学习的时代。
深度学习的出现使得语音识别技术实现了突破性的进展。
深度学习技术基于大量的数据进行训练，通过优化算法和参数，提高了语音识别的准确率。
同时，随着计算能力的提高和硬件设备的升级，计算机能够快速地处理海量的语音数据，使得语音识别技术的应用范围逐渐拓宽。
二、语音识别技术的应用语音识别技术已经被广泛应用到生活中的各个领域。
它在智能家居中的应用可以说是最为广泛的。
智能家居系统将语音识别技术应用到了家居环境中，为用户提供智能化的生活方式。
1. 控制家电：通过语音命令控制家居中的各种智能设备。
例如，可以通过语音命令打开电灯、调节温度、开启电视等等。
2. 安防监控：使用语音识别技术，可以实现对家中安防设备的控制。
当用户发现异常情况时，可以通过语音输入触发报警程序，且无需触碰任何硬件设备。
3. 健康监测：利用语音识别技术，家庭智能设备能够实时监测用户的体温、血压、心率等生理指标。
如果用户的身体状况出现异常，智能设备会自动发送提醒信息，为用户提供及时的维护。
4. 智能家居控制器：通过语音识别技术，用户可以通过一个智能家居控制器，实现对家居环境的总体控制。
例如，可以通过语音命令进行“离家模式”或“回家模式”的切换，实现家居中各种设备的联动操作。
三、未来的发展方向目前的语音识别技术已取得了巨大的进展，但它依然有一些挑战和不足之处。
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目录一、摘要 (1)二、设计要求 (2)2.1 语音红外控制 (2)2.2 系统需求规划 (2)三、设计的作用和目的 (2)四、系统设计方案 (3)4.1 系统原理框图 (3)4.2 设计方案及特点 (3)五、系统硬件设计 (4)5.1 开关控制的硬件设计 (4)5.2 红外控制的硬件设计 (5)5.3 硬件系统的设计 (7)六、系统软件设计 (8)6.1 嵌入式操作系统的构建 (8)6.2 Microsoft Speech 的调用 (12)七、心得体会 (1)9八、参考文献 (20)1嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用一、摘要随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对居住环境的要求，正在从以往追求居室空间宽大和装饰豪华，向着追求品味、安全、舒适、便捷和智能方向发展。
人们对家庭住宅的观念也有所改变，家庭智能化是今后家庭装饰的必经之路。
然而智能家居目前还存在很多的问题。
嵌入式高性能芯片的出现、各种操作系统应用于嵌入式系统以及网络技术的发展为解决这些问题提供能了技术保障。
嵌入式系统芯片性能在不断提高，操作系统在嵌入式系统中也得到了广泛的应用，为智能家居目前存在的问题提供了解决途径，也为未来智能家居的发展提供了技术背景。
虽然，嗅觉、触觉也是人类固有的感觉，人们可以从中得到某些外界信息，但最重要、最精细的信息源只有图像和语言两种。
而且，语言是人类最重要的、最有效的、最常用的和最方便的通信形式。
这就很容易让人想到能否用自然语言代替传统的人机交流方式如键盘、鼠标等。
传统的家用电器的控制，无外乎两种控制方式:手动或遥控。
随着家用电器的增多，开关和遥控版越来越多，使用极不方便，有时分不清谁是谁的控制器，甚至找不到遥控器等，特别是以后电视数字化了，频道增加，用遥控器翻查电视非常麻烦和耗时，而采用语音控制，可以很方便的分别出电视，空调等设备，并且可以直接叫出如“中央一台”来，所以语音识别及控制在智能家居中尤其重要。
二、设计要求本课题主要通过选择性能优良的语音识别方法，嵌入在 Windows 操作系统中，对家居设备如电灯等开关电器，电视机等遥控设备实现语音控制，语音开关控制通过麦克风发出语音信号，实现电灯等开关设备的控制，要求：实现开、关等基本控制；语音识别客厅、卧室、卫生间等不同开关设备；保留手动控制方式为备用控制。
2.1 语音红外控制语音控制电视机、空调等红外遥控设备，要求：能学习不同遥控器的按键编码；语音识别不同遥控设备；语音控制代替相应的遥控器进行如调台等相应的控制操作；方便地增加新增遥控设备的控制功能。
2 2.2 系统需求规划根据系统功能的要求，系统软件需求分析：性能优良的语音识别软件包：为了减少硬件的开销，必须使用嵌入式式操作系统；为了使用该系统简单，必须使用可视化编程语言。
硬件需求分析：采集语音信号的声卡；能承载嵌入式操作系统的计算机最小。
系统；完成执行的单片机或者 FPGA 芯片。
三、设计目的和作用语音识别控制应用在智能家居中，有十分重要的意义，语音识别的应用背景和科技基础如下图 3.1 所示。
图3.1 语音识别的应用背景语音识别具有很大的实际应用价值，其发展、成熟和实用化将推动许多产业的迅速发展，其中包括计算机、办公室自动化、通信、国防、机器人等等。
目前可以想象的语音识别主要应用有：语音输入系统，作为一种最自然的文字输入方法，用口述代替键盘向计算机输入文字，这将给办公室自动化和出版界带来革命性的变化；语音控制系统，为人们在手动控制以外提供了一种更安全、更方便的控制方法，特别是当系统工作在一些特定的环境(如黑暗场所或手脚已被占用来进行其它动作的环境)或一些特殊的用户(如残疾人)时；基于对话系统的数据库查询系统，为用户提供了更为自然、友好和便捷的数据库检索或查询，可以广泛运用在银行、交易所、民航等机构；除此之外，语音识别还可以用于口语翻译系统、计算机辅助教学、自动身份确认等很多领域。
四、设计方案4.1 系统原理框图应用程序SAP1微软语音识别AP1AP1Windows XP Embcddcd嵌入式操作系统数字信号底层操作声音模拟信号命令传输语音麦克风声卡 UART 单片机状态返回图4.1智能家居系统原理框图语音信号通过声卡被计算机采集，送给语音识别软件进行识别，根据识别的结果，返回相应的文本信号，送给应用程序处理，判断出该执行的命令，由 USB 口送出，单片机或FPGA 芯片等执行装置接受命令完成相应的动作。
4.2设计方案及特点为实现设计方案图的功能，首先必须构建一个嵌入式操作系统，然后无缝地把语音识别软件包链接进去，制定 UART 通信协议，执行机构能和上位机顺利通信，完成信息交换和相应的命令动作。
此方案简单可行，运行可靠，成本低廉。
五、系统硬件设计5.1开关控制的硬件设计这部分的主要功能是实现语音控制电灯、门等设备的开和关，而不再去寻找开关的位置，还可以控制其他房间的设备，是生活变得很方便。
开关设备控制的基本原理是：上位机通过语音识别系统获取人发出的信息命令，比如“卧室日光灯开”，主程序通过比较判断出相应的命令，把关灯的命令按前面所述的数据格式发送到 USB 口，转换上RS485总线通信，再通过转换接口转换成 RS232 的数据形式，相应的底层单片机取出编码信息，进行译码，判断出该驱动的继电器，在相应的端口输出高电平“1”，驱动后面的开关三极管和继电器，使卧室日光灯打开，实现语音控制的功能。
其原理流程如图 3.2 所示：上位机图 5.2 开关设备控制原理图电路原理图如图 5.3 所示：图 5.3 开关设备单片机控制电路其中输出继电器之画了两个，JP1 是一个网线插口，接 RS485 串行通信总线，两片MAX485 是完成 RS485 与 RS232 相互转换的功能。
单片机处理命令，驱动相应的继电器进行开关控制。
5.2 红外控制的硬件设计单片机通过 RS485 总线取出遥控版按键编码信号，用程序合成相应按键的红外波形，经红外发射管发射出去控制电视机的开关，调台等操作，从而实现语音控制电视等遥控设备。
大大方便使用。
其原理如下：①外编码学习及遥控的设计红外编码学习以长虹电视机遥控版为例，发射的红外波形如图5.4 所示：图 5.4 红外发射波形图用不同的周期来表示“0”、“1”编码，再通过 38Khz 脉冲调制，有红外发射管发射。
为了采集遥控版的波形进行分析，利用单片机的定时功能，准确地记录脉冲的上升沿和下沿，计算脉冲的宽度，确定每个按键的二进制编码，并用文本文件存储下来，供上位机编程设置使用。
其流程如图 3.5 所示：图 5.5 单片机编码学习流程图单片机学习到的编码如图 5.6 所示：图5.6 红外线编码测试界面②外遥控发射红外遥控的基本原理是：上位机通过语音识别系统获取人发出的信息命令，比如“中央 5 台”(电视机已经预置为 9 频道)，主程序通过比较判断，执行相应的命令，把 9 的红外编码按特定的数据格式发送到 USB 口，转换上 RS485 总线通信，再通过转换接口转换成符合 RS232 通信协议的数据形式，相应的底层单片机取出信息，根据接收到的编码，严格按照遥控版波形规则，用定时功能把按键 9 的红外调制波形从新合成，发送到输出端口，经放大，最后有红外发射管发射，实现控制电视机的目的。
其原理流程如图 5.7所示：图 5.7 红外遥控原理图其中 USB 先用转接线转换 RS232 再用两片 MAX485 芯片装换成 RS485 总线。
单片机选用 STC12C5406，DIP20 的封装，单片机红外编码学习及发射电路原理如图 5.8所示：图 5.8 红外编码采集及发射电路为了省掉电路中的电源，利用了 USB 的自带电源，其中 JP1 是一个 USB 到 RS232 的转换接口；IR-Ｔ是红外接收头，用于红外遥控的编码学习；ＩＲ－Ｒ是红外发射头，完成红外编码的发射功能。
5.3 硬件系统的设计整个硬件必须利用串行总线技术构成一个网络系统，硬件系统主要有上位机、通信网 路和执行部分组成，系统网络原理框图如图 5.1 所示：图 5.1 智能家居系统原理上位机信号输出选用 USB 接口主要是 USB 口自带电源，使用方便，不需在做电源部分。
通信总线选用 RS485 主要是为了增加传输距离满足大房间户型的需要，理论上可以到 4000 米。
从上位 PC 机 USB 口出来，用一根 USB——RS232 转换线，转换为RS232，再用两片 MAX485 芯片转换为 RS485，JP2 是网线插口，最后用网线构成网络传输信号，电路如图5.2 所示。
图 5.2 USB → RS485 电路六、系统软件设计6.1嵌入式操作系统的构建首先介绍开发用的工作站，一台标准 PC 机，硬件配置要求如下：操作系统 Windows XP Professional，PIII 500MHz 以上(最好 1GHz 以上)，256MB 内存 (最好 512MB)， 3GB 剩余硬盘空间。
构建方法流程图如图 6.1 所示：图6.1 构建方法流程图第一步分区。
将硬盘设置两个分区，第二分区分配为 700MB，可以是 FAT32 格式或 NTFS 格式(这个分区将包含可启动的 Windows XP Embedded Image)；第一分区使用所有剩余的硬盘空间，可以设置为 FAT32 格式或者 NTFS 格式，在主分区中安装 Windows XP Professional 系统，并安装 Windows XP Embedded 开发工具修改 BOOT.ini 文件，将下面的代码部分增加到该文件中，可以使这台 PC 机双重启动，作为开发用的 Windows XP Professional 系统从分区一启动，而开发好的 Windows XP Embedded Image 从第二个分区启动。
BOOT.ini 文件内容如下：[boot loader]timeout=30default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\\Windows [operating systems]multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\\Windows="Microsoft Windows XP Professional" /fastdetectmulti(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\\Windows="Microsoft Windows XP Embeddedd" /fastdetect第二步安装 Windows XP Embedded 开发工具。
将 Windows XP Embedded 开发包的 CD1 放入 CD-ROM 中，在自动运行的提示中，按照以下顺序安装 XPE 开发工具：Tools Setup：安装 XPE 开发工具(包括 Target Designer, Component Designer, Component Database Manager, 以及其它工具)。