内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
6.1 Speech SDK 5.1的工作原理 ...................................................................................... 48 6.2 语音识别的具体应用 ............................................................................................... 49 总结 .......................................................................................................................................... 50 参考文献 .................................................................................................................................. 51 附录A 单片机最小系统版原理图及PCB图 .......................................................................... 52 附录B 实物图 ......................................................................................................................... 55 附录C 现场控制源程序 ......................................................................................................... 56 附录D 主控程序 ..................................................................................................................... 76 附录E 上位机主程序 .............................................................................................................. 87 附录F 上位机数据读取及显示代码 ...................................................................................... 92 致谢 .......................................................................................................................................... 94
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第一章 引言
智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的智能型建筑，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。
1.1 智能家居概述
20世纪80年代初， 随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了Home Automation住宅自动化概念。80年代末，通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。最终完整的定义为: 智能家居(smart home)是利用先进的电子技术、网络通讯技术和综合布线技术等，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起的系统。智能家居不仅具有传统的居住功能，并且通过在家中建立的通讯网络，实现对家庭中的各种与信息相关的设备、家用电器及保安装置，进行集中的或远程的监控和管理，使人们的生活更加安全、便利、舒适和符合环保。目前智能家居系统总体包括照明控制系统、家居安防系统、环境控制系统、电器控制系统、电话远程控制系统、智能化协同工作系统等。其目标就是：“将家庭中各种与信息相关的通讯设备，家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调”。智能家居主要包括以下内容：
（1）家居布线系统：家庭智能化的实现，第一步就要进行家庭布线家居布线系统把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局、集中管理，通过家居综合布线可以实现自动化的控制。
（2）家居安防系统：家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现安全防范。家居安防系统主要指防盗报警。
（3）家庭自动化系统：家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。家庭自动化系统能够通过集中或者分布式控制家庭内部照明或者家电，家居自动化系统是将来
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智能家居的主要发展方向。
1.2 智能家居的发展现状
在我国智能家居引起越来越多的关注，随着人民生活水平的提高，人民对于居住环境智能化、舒适程度等要求会越来越高，这给智能家居的发展提供了很大的市场空间。由于我国的居住模式和发达国家存在很大的差别，我国人口众多，城市多以密集型住宅为主，这造成了国内外在智能家居的发展和技术上存在了很大的差别。国内智能化更多的注重于整个小区智能化的建设。最早从做对讲开始，并且逐渐由过去的非可视对讲过渡到目前的以黑白可视对讲为主流，同时一些集成了安防功能、抄表功能、短消息等功能的对讲产品出现并在一些地区应用。由于可视对讲的发展迅速，一些厂家的宣传，给人造成了一种错误的观念，小区只要做了可视对讲或者综合布线就称的上智能化小区。随着对智能家居的认识越来越深入，人们逐渐意识到智能化的真正主体是家居的智能化，更多的体现在家庭内部自动化。所以上个世纪90年代后期，一些企业开始引入国外的智能家居技术和产品在国内推广，还有一些大的集团公司也看好该领域，通过各种途径介入，促进整个行业迅速发展。智能家居是IT技术（特别是计算机技术）、网络技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。由社会背景之层面来看，近年来信息化的高度发展，通信的自由化与高层次化，业务量的急速增加与人类对工作环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大为增加，在科学技术方面，由于计算机控制技术的发展与电子信息通信技术的成长，也促成了智能家居的诞生。智能家居是一个多功能的技术系统，国内目前的产品比较杂乱，但从实现控制的方式来看基本上采用总线制、电力线载波、无线等方式，在网络连接方面基本上采用总线制联网、电话联网或者通过以太网方式来实现。国内智能家居基本由以下几个方向演变而来：①传统的可视对讲、家庭防盗产品生产厂家也有一定的电子开发、生产等经验，在其原有产品基础上增加控制功能和其他一些功能，来实现家庭自动化，这些公司有一定的工程、设计院等关系和网络，并利用原对讲产品市场来推广产品。②传统的家电企业、IT企业看好该领域，这些企业结合其在家电控制领域、IT领域的优势开发出智能家居的产品，能更好地和家电结合在一起，他们利用自己的渠道优势和市场影响力，积累多年的管理经验、生产经验和良好的售后服务、企业信誉来打开市场。
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1.3 智能家居的功能及意义
智能家居（Smart Home）频繁出现在各大媒体上，成了人们耳熟能详的词汇。目前关于智能家居的称谓多种多样，诸如：电子家庭（Electronic Home）、e-Home、数字家园（Digital family）、家庭自动化（Home Automation）、家庭网络（Home net/Networks for Home）、网络家居（Network Home）、智能化家庭（Inte1ligent home）等等几十种，尽管名称是五花八门，但它们的含义和所要完成的功能大体是相同的。
目前通常把智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说，首先，它们都要在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，它们都要通过一定的媒介平台，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟信息，满足远程控制/监测和交换信息的需求。最后，它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。
1.4 Speech SDK简介
微软的Speech SDK是是微软提供的软件开发包，其中包含了语音识别和合成引擎相关组件、帮助文档和例程，它是—个语音识别和合成的二次开发平台。我们可以利用这个平台，在自己开发的软件里嵌入语音识别和合成功能，从而使用户可以用声音来代替鼠标和键盘完成部分操作，例如：文字输入、菜单控制等，实现真正的“人机对话”。
Speech SDK是基于COM的视窗操作系统开发工具包。这个SDK中含有语音应用程序接口（SAPI），微软连续语音识别引擎（MCSR）以及串联语音合成（又称文本到语音）引擎（TTS）等等。
图1.1 SAPI框架图
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SAPI 中还包括对于低层控制和高度适应性的直接语音管理，训练向导，事件，语法，编译，资源，语音识别管理以及文本到语音管理，其结构如图1.1所示。
在图1.1中，语音框架主要靠SAPI运行来实现应用程序与语音引擎之间的协作，而SAPI提供各种接口实现不同的语音功能，SAPI使得应用程序和语音引擎之间高度紧密的结合，实时处理各种语音引擎在底层工作中的细节。本系统会同时使用到SPEECH SDK的语音识别引擎和TTS合成引擎．因此，对这两个引擎的相关控制命令介绍如下。 1.4.1 语音识别引擎接口
(1)识别上下文(1spRecoContext)接口：是主要的语音识别程序接口，主要用于发送和接收与语音识别相关的消息通知，创建语法规则对象。
(2)语音识别引擎(1spReeognizer)接口：用于创建语音识别引擎的实例。SAPI拥有两种不同的语音识别引擎类型，一个是共享的语音识别引擎 (SharedRecognizer)。由于它可以与其他语音识别应用程序共享其程序资源，所以在大多数场合中被推荐使用。需要建立一个采用共享语音识别引擎的识别环境(IspRecoContext)。一个是独占
(1nProcRecognizer)的引擎，它只能由创建的应用程序使用，而共享引擎可以提供多个应用程序使用。
(3)语法规则(IspRecoGrammar)接口：定义引擎需要识别的具体内容，创建、载入和激活识别用的语法规则。
(4)识别结果(IspVoice)接口：用于获取识别的结果，包括识别的文字，识别的语法规则等。
1.4.2 语音合成引擎接口
语音合成(ISpVoice)接口：主要功能是实现文本到语音的转换。它的作用如使用IspVoice：：Speak来从文本数据生成语音，从而使电脑会说话。当处于异步工作时，可以使用IspVoiee：：CetStatus来获得发音状态及文本位置等。在接口中，有许多成员函数，通过这些成员函数可以实现对发音频率、发音音量等合成属性进行调整。在C#中，我们通过实现ISpVoice接口的SpVoice类来实现语音合成。具体步骤如下：
(1)首先创建SpVoice类的对象；
(2)利用对象成员函数设置语音属性，如果不设置，则按默认方式处理；
(3)调用对象成员函数speak函数来朗读指定文本Speak函数需要两个参数，第一个参数指明需要朗读的文本。第二个参数指明发音方式。
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