以单片机为基础的语音识别智能家居控制系统研究

以单片机为基础的语音识别智能家居控制系统研究中山市建斌中等职业技术学校 肖慧力智能家居的使用，方便了人们的生活，更好的为群众和社会服务。

移动终端系统作为智能家居系统的核心部分，同时以多样化、完全开放的界面设计，丰富了人们生活，并受到现代人们的青睐。

以单片机为基础，注重对语音识别方式的考虑，积极掌握单片机控制技术。

本文主要研究以单片机为基础的语音识别智能家居控制系统的总体设计、系统设计方案、控制系统运用等内容。

智能家居系统中，语音识别技术得到广泛运用，有效冲破传输距离限制，通过采用自动化，有效提升智能家居系统的控制功能。

采用单片机的控制方式，在现场总线和单片机语音识别技术的基础上，智能家居控制系统得到大范围运用。

了解语音识别技术的概念及主要特点，科学的分类语音识别系统，掌握语音识别技术的运用要点，在此基础上，有效确保智能家居语音识别系统的更好运用。

了解语音识别系统的构成，主要以单片机作为主要控制，在各个子系统的协调下，实现对若干个子系统的科学控制，准确的完成各个指令动作。

1.语音识别智能家居控制系统的总体设计单片机为基础的语音识别智能家居控制系统的功能各异，在实际运用中，针对不同家居进行有效的智能化语音控制，使得家居控制智能化、先进性。

掌握语音识别智能家居控制系统总体设计的基本要求，将单片机作为命令处理中的主要操作指令，借助语音识别技术快速识别操作命令。

制定总体设计方案，以安全性为考虑，设计一个智能化的家居语音控制体系，设计好芯片，同时在触摸屏、传感器、无线模块、开关等部件的支持下，通过麦克传递语音信号，在经过芯片处理，将系统可识别的信号送至CPU 处理器。

控制软件进行系统功能识别，在串口向无线模块发出相应的操作指令，借助无线模块，系统控制命令被快速传送至另一个无线模块，这是智能家居控制系统的语音识别过程。

系统控制的整个过程中，家庭内部的各种电器和传感器进行有效的监测活动，促进智能系统的科学控制。

图1为智能家居语音识别控制系统总体设计。

图1 智能家居语音识别控制系统总体设计2.语音识别智能家居控制系统设计方案研究2.1 智能控制器设计采用高性能16为单片机作为智能化控制器，该系统的工作频率最高达到49.152MHz ，具有很强的计算机微处理器功能。

设计智能化控制器，借助单片机快速处理系统中的数字信号，并促进信号传递，让芯片同时具有函数库和语音处理等的双重功能，构建函数库，在此基础上，促进语音识别产品和数字声音产品的进一步开发。

图2为语音识别智能家居控制系统框架图。

图2 语音识别智能家居控制系统框架图2.2 处理器的设计设计嵌入式处理器，如X86、ARM 、MIPS 等，综合性考虑处理器的系统需求与系统开发时的通用性，及时借助相关的网络资料来了解处理器系统开发相关技术，以单片机为基础，保存了大量可参考的信息资料。

采用嵌入式处理器，并进一步开发，比如将芯片选择为内核设计的基础工作，保证系统正常运行，确保选用的芯片可以流畅运行，最终将S3C6410作为主芯片。

选用适应性更强的操作系统，集掌上电脑与嵌入式设备为一体，广泛运用智能化操作软件，并根据系统软件自身特点来进行有效掌控。

2.3 远程控制接口电路设计由单片机构成远程控制电话网接口电路，中央处理器为主要的控制装置，同时也是整个系统的重要器件。

为加快信息传送，由振铃检测电路、挂机电路、电话线接口电路、判断电路等部分构成数据传输系统，其主要任务为收发电路信号。

当用户借助远程功能拨打家中电话时，系统检测到这一信号，立即发送振铃信号到电路上，开始计数，五次振铃后无反应，控制器自动挂断电话并发出摘机信号，这是电话机模拟的重点。

信号在接收过程中发生中断，此时由单片机发送中断处理请求，同时产生信号中断相应，迅速验证密码信息的正确性，密码正确方可进入主系统控制界面，进行指令操作，比如通过按键、直接口令等形式为用户提供语音提示服务，便于用户输入信息并将其保存于存储器中，有效保证了主控制器运行操作动作的有效性。

电话挂机状态下，电话线会为电话交换器提供足够直流电压，保持电话交换器正常使用，在用户被呼叫的这一环节，系统轮流发送被呼叫信号，此时还会产生振铃信号，及时提示用户有电话进来。

实践中得知：振铃失真概率在11%以下，电话机交换器的有效电压为90±15V ，振铃间隔为4秒，振铃信号发送过程只需1秒。

隔离作用下，振铃信号与光电耦合器融合，同时输出不规律的方波信号，光耦影响下，方波信号被迅速发送至单片机上，并进行振铃信号传输和计数。

三极管开关电路主要作用是控制系统继电器，并进行摘机电路模拟，避免了多余电阻接入，在运用单片机的基础上，摘机、挂机等指令以高电平方式实现。

2.4 无线通信技术设计传统的智能家居中，通常使用有线方式控制各种家居设备，（下转第78页）重构，尽量设置一些与现实问题紧密相连的情景感染学生，吸引学生的注意，激励学生完成指定的任务并培养学生解决实际问题的能力。

图3是重构的单片机应用系统设计课程内容。

图3 重构的单片机应用系统设计课程内容（二）颗粒化课程资源课程资源颗粒化并非将课程资源简单地切割成若干个碎片，而是指在保障科学性和有效性的前提下将课程资源划分成相对完整、稳定、最小的信息单元，是优质课程建设的基础。

颗粒化的优势：便于设计微视频。

便于在线管理与检索。

便于教师根据需要灵活组建课件，组织教学。

图4是颗粒化的单片机应用系统设计课程资源。

（三）微型化课程视频为保证学生能学、愿意学，设计课程视频时建议以颗粒化的知识点为单元，每个视频时长不超过8分钟，因为根据人的认知特点和学习规律，视频的时长一般为5-8分钟，最长不宜超过10分钟。

微视频优点有：1.短小精悍使用方便首先，网络课堂通常都是45分钟左右，很难集中精力完成学习，通常是打开视频几分钟就关掉了。

而微视频遵循人的认知规律，尽量消除认知疲劳，做到学习过程一气呵成。

其次，因为微视频短小，学生可以通过电脑特别是移动终端（手机）流畅地在线观摩学习，有效地避免了因长时间等待下载而产生的厌倦心里，“微视频”带给学生的将是随时随地随意的视频享受。

图4 颗粒化的单片机应用系统设计课程资源2.主题突出目标明确开门见山，一个微视频一个主题，来源于教学实践中的具体问题：或源于难点、或源于重点、或源于方法、或源于反思，学生可以直截了当地明白微视频表达的观点和需要思考的问题，大大提高了学生的学习兴趣。

四、结束语在线教育平台只是一种工具，课程内容才是灵魂。

立足社会需求，突出技能应用，重构教学内容，颗粒化教学资源，设计高质量的在线课程，更好地服务于高职院校学生、服务于行业企业。

作者简介：王先彪（1964-），男，湖南南县人，广州铁路职业技术学院副教授，博士，研究方向为自动控制。

张仁朝（1982-），男，安徽淮北人，广州铁路职业技术学院讲师、实验师，研究方向为单片机应用、实训室管理。

（上接第76页）需要将导线安置在墙体内部，只有这样才能保持室内美观。

科技的不断进步，目前逐渐向无线通信技术运用在智能家居控制系统设计中，有效摆脱传统的智能家居控制的限制，以无线形式控制各种家居设备，有效增强用户体验。

例如采用无线通信技术实现家居设备控制，比较先进的：WIFI 技术、蓝牙技术等，并对红外线技术灵活运用，有效拓展无线通信技术的运用空间。

先进的蓝牙技术可以在短距离实现无线通信，其主要具有传输速度快、抗干扰能力强等明显优势，以技术指标需求为重点考虑，但是在多层墙体通信的条件下，容易出现通信失败，因此目前蓝牙技术没有在智能家居控制系统设计中得到广泛运用。

WIFI 技术在特定频段范围内可以实现无线通信，其无线传输速度比蓝牙更快，组网方便，同时支持的节点较多，便于为用户提供网络资源信息，所以受到了广大智能家居用户的青睐。

3.以单片机为基础的语音识别智能家居控制系统运用3.1 语音识别功能的运用智能家居语音识别控制系统具有技术领先的LD3320核心，同时选用的是51系统单片机，主要考虑的是产品成本以及系统功能运用的问题。

采取智能化独立控制，单芯片在智能家居语音识别系统控制的运用中，用户只需要说出关键词，就可以实现对单芯片的有效控制，由时钟、复位、输入电路、输出电路、电源等部分构成语音识别模块，并在语音识别和声音控制中得到广泛运用。

例如实际生活中，用户只需要对着语音遥控器说话，就可以给空调发送打开指令，空调系统进行智能化的语音识别，从而实现自动开关机，同时在用户指令的操控下，自动进行换气、省电模式、除甲醛、清扫、风扇模式等多个功能的快速转换，使用起来更为便利。

智能机器人的出现，使得智能化行业实现了创造性的语音交互，具有家电智能管家、生活助手等多重身份，动态的感知家居环境的温度、照明亮度、湿度等环境情况，智能化的感知用户的生活习惯，便于提供及时性的家居服务，根据主人指令作出相应的控制动作，由此成为用户的生活管家。

3.2 无线通信技术的运用无线通信技术作为一种局域网络服务于用户，采用射频技术为用户提供及时性的生活服务。

比如wifi 技术在智能家居系统控制中担任着多个角色，控制家用设备，并对照明设备、音频设备、空调等电器进行智能化控制，将智能化网关作为移动终端，并具有先进的报警功能，在卧室、厨房等无线网络区域内可以实现数字可视化对讲，帮助用户及时处理险情，在特定情况下还可实现现场抓拍，促进系统信息有效管理与分布。

蓝牙技术的运用案例：有效监控家庭环境，采取远程措施调节用户家中的温度、湿度、光照等情况，为用户营造更为舒适的居住环境，并可实现自动计费，促进用户生活服务智能化。

4.结束语针对不同家居进行有效的智能化语音控制，使得家居控制智能化，由单片机构成远程控制电话网接口电路，由振铃检测电路、挂机电路、电话线接口电路、判断电路等部分构成数据传输系统，其主要任务为收发电路信号，摘机、挂机等指令以高电平方式实现。

空调系统进行智能化的语音识别，从而实现自动开关机，采用射频技术为用户提供及时性的生活服务，特定情况下还可实现现场抓拍，实现系统信息有效管理与分布，促进用户生活服务智能化，无线网络区域内实现数字可视化对讲，帮助用户及时处理险情。