基于语音技术的智能家居系统的设计毕业论文
目 录
1 引言............................................................................................................................ 1 2 智能家居系统的前期研究........................................................................................ 2
2.1 智能家居系统的发展现状及发展趋势......................................................... 2
2.1.1 国外的发展现状.................................................................................. 2 2.1.2 国内的发展现状.................................................................................. 2 2.1.3 智能家居系统发展趋势...................................................................... 3 2.2 智能家居系统的预期功能............................................................................. 3 2.3 智能家居系统的设计方案............................................................................. 3 3 智能家居系统的硬件设计........................................................................................ 5
3.1 单片机模块..................................................................................................... 5
3.1.1 单片机的简介...................................................................................... 5 3.1.2 单片机的外围电路.............................................................................. 6 3.1.3 单片机的硬件电路.............................................................................. 8 3.2 语音识别模块................................................................................................. 8
3.2.1 语音芯片LD3320的介绍 .................................................................. 8 3.2.2 语音识别的原理.................................................................................. 9 3.2.3 语音识别模块的硬件连接................................................................ 10 3.3 红外遥控模块............................................................................................... 10
3.3.1 红外发光二极管的介绍.................................................................... 11 3.3.2 红外发射部分的介绍........................................................................ 11 3.3.3 红外发射部分硬件连接.................................................................... 11 3.3.4 HS0038的介绍 .................................................................................. 12 3.3.5 红外接收过程及硬件连接................................................................ 12 3.4 整体实物图................................................................................................... 13 4 智能家居系统软件设计.......................................................................................... 14
4.1 语音识别模块............................................................................................... 14
4.1.1 通用初始化........................................................................................ 15 4.1.2 寄存器的初始化................................................................................ 16 4.1.3 写入识别列表.................................................................................... 16
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4.1.4 开始识别............................................................................................ 18 4.2 红外发射部分............................................................................................... 20
4.2.1 红外发射原理.................................................................................... 20 4.2.2 红外发射程序.................................................................................... 21 4.3 红外接收模块............................................................................................... 23 4.4 模拟电器控制部分....................................................................................... 25 5 硬件的调试过程...................................................................................................... 27
5.1 连接语音芯片和红外发光二极管的单片机的调试................................... 27 5.2 红外遥控模块的调试................................................................................... 28 5.3 语音识别模块的调试................................................................................... 28 6 总结与展望.............................................................................................................. 29
6.1 结论............................................................................................................... 29 6.2 前景展望....................................................................................................... 30 谢 辞............................................................................................................................ 31 参考文献...................................................................................................................... 32 附录I ........................................................................................... 错误！未定义书签。 附录II .......................................................................................... 错误！未定义书签。
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1 引言
心有多大，舞台就有多大。每个人都怀揣着梦想，想要更好的未来，想要更好的生活，所以每个人都在不断奋斗和创新，这种创新不但推动了个人的进步，更推动了社会的发展。于是人类的生活越来越方便，人们的居住环境也越来越智能化。这种智能化在智能家居上就有很好的体现。
语音识别技术在现代生活中有画龙点睛的作用，与很多领域都息息相关。例如信号处理、模式识别、人工智能等领域。其中国内中科院的自动化所、清华大学等科研机构和高校等许多研究机构都在从事语音识别领域的研究和开发，并且国家863智能计算机专家组还为语音识别技术研究专门立项，并取得了高水平的科研成果[1]。语音识别技术的目标是将人类的语言转换为计算机可读的输入。科学家们利用语音数据库里大量的数据进行分析，得到了在统计概率最优化意义上的各个基元语音特征。并且将这些特征和语音模型转化为硬件芯片。在使用这些芯片时，可以直接使用。
遥控技术的出现要追溯于1960年，它虽然在60年代就出现了，但是由于种种原因，并没有得到理想的发展。七十年代末，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才得到快速发展。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电气设备，同时也不容易被其他信号所干扰，是很好的信息传输媒体，所以目前它在通信方面被广泛的应用。
51单片机是一款具有有较强的抗干扰能力，运行速度比较高，功耗比较低的单片机。它可以作为核心处理器来处理信息和控制其他设备，同时价格比较低廉，性价比很高，所以在很多系统中，都有其应用。
这些技术的配合51单片机，可以为本设计成功的模拟智能家居系统，方便了设计者对智能家居这一课题的研究和学习。
智能家居可以为使用者提供更加舒适安全的生活环境，也可以帮助人们合理的分配和利用资源。智能家居系统的出现，让人们的幸福感有所提升，符合现代人的生活理念，相信在不久的未来，它将会普遍被每一个家庭所应用，让人们每一个人，真正享受智能化的生活。
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2 智能家居系统的前期研究
2.1 智能家居系统的发展现状及发展趋势
2.1.1 国外的发展现状
早在20世纪80年代，世界上就有智能化的建筑出现。这个建筑出现在美国，它的智能化体现在它利用了计算机系统去监控楼内的空调、照明等用电设备。同时可以提供语音通信和电子邮件等服务。在21世纪初期，出现了家庭的智能化系统。这种智能化系统应用于许多的家庭中，帮助人们完成了许多的功能，方便了人们的生活。世界首富比尔盖茨先生也耗资6000万美元打造属于自己的高端别墅的智能家居系统。科技在发展，国外的这种技术也在不断的完善。随着技术的成熟，超过一半的家庭都在使用这种家庭智能化系统。
在智能家居系统的研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。好多国家的好多公司都想着研发出属于自己的控制系统。
目前市场上出现的智能家居控制系统主要有X-10、EIB和8X等。这些系统都有属于自己的优势，同样也有属于自己的劣势。X-10系统采用集中的控制方式，如果家庭在使用这个系统时，它不需要额外的布线，这是它的优势。但是在施工方面，需要开槽或者钻孔，所以难度比较高，又由于施工费用比较高，所以没有应用于国内市场。EIB系统采用的是预埋总线和中央控制的方式。价格昂贵，没有满足大部分人的消费观，所以没有应用于国内市场。8X系统采用预处理总线和集中控制的方式。该系统日益成熟并且并且相对来说比较符合中国的国情。但是系统的灵活性不够，所以也没有应用到中国市场。
国外的技术相对来说比较先进，发展也很迅速。但是中国的国情，决定了不同地域的不同的使用者会有不同的需求。国外的某种技术，也许可以满足一部分人的需求，但是不适合普遍使用。所以要开发出适合自己的智能家居系统。
2.1.2 国内的发展现状
20世纪90年代以后，中国的智能家居才开始出现，智能小区开始兴起。中国的智能化的建筑最早出现在上海、深圳和广州等一线的沿海城市，随后大陆才开始陆续发展的。在1999年实施的全国住宅小区智能化技术示范工程，使人们国家的智能化又上升到一个新的阶段。到目前为止，在中国的某些大城市中，有近一半的家庭实现了智能化。
中国企业也纷纷推出自己的产品，例如海尔的e家庭，这个系列的产品以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，海尔移动电话作为移动数字控制中心[3]。海尔也不定时的推出自己的一系列产品包括网络电视、冰箱、空调、
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微波炉等。清华同方的e-home数字家园，该智能家居控制系统专门针对中国家庭设计。产品以功能模块开发为主，基于国外成熟的智能家居标准之上。
很明显，跟国外相比较，中国对智能家居的研究起步比较晚，到目前为止都没有形成一定的标准，现在国内各大软、硬件机构正在积极的研发更为符合市场的智能化家居设备，用来解决当前智能化产品实用性差，使用复杂及产品价格昂贵等缺点，技术创新性也逐步向国际先进水平靠拢，这样的未来真的期待。
2.1.3 智能家居系统发展趋势
经过哥本哈根会议，中国更明确了节能减排，绿色建筑的目标。为了达到这一目标，中国势必会建设绿色建筑，铺设智能化系统，智能化系统中的智能家居系统将会形成一个新的产业，也可以促进中国房地产业的发展。
由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准，许多公司开发出的产品都是基于自己组的网络和信息交换协议，不具有一般性。技术复杂、接入设备不能兼容以及成本过高，所以限制了产品的发展，同时限制了产品的普及。所以现在的目标是设计出一个符合中国国情、操作实用性强、成本低廉、容易推广和被人们所需求的智能家居控制系统。
做为智能家居的核心系统的智能家居控制系统，它的设计功能的完善必将推动住宅智能化的发展。而系统功能的集成化、用户使用的傻瓜化和市场的平民化将是智能家居控制器的发展趋势，系统也将逐步迈向绿色化。人类所想的无非也就是可以不费吹灰之力做成自己想做的事情。而智能家居的终极目标就是可以实现人们的这种梦想，实现智能化。
2.2 智能家居系统的预期功能
本设计中要求语音识别采用LD3320，完成语音命令的采集与识别，并将结果传送给单片机；红外发射采用红外发光二极管，在单片机控制下发送相应序列的红外信号；红外接收采用HS0038，接受红外信号并解码，传送给单片机。利用继电器模拟家用电器；用单片机控制整个系统。可以达到预期的功能。
智能家居系统的预期功能是：当对着麦克风下达一个命令时，相应的继电器模块的指示灯会亮或者灭。同样应用到现实中，所实现的功能也应该是当要说出一个命令时，家用电器会自动开启或者关闭。减少了人为操作，让人们真正享受智能化的生活。
2.3 智能家居系统的设计方案
本设计综合性相对比较高，要软硬件相结合。解决了软件问题，还需要知道模拟智能家居系统的硬件是如何工作的。其工作过程：智能家居系统由麦克风、语音芯片LD3320、红外发光二极管、单片机以及红外一体化接收器HS0038、
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