一種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能家居領(lǐng)域，特別是涉及一種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能家居概念的不斷推廣，智能家居相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能家居配套產(chǎn)品的生產(chǎn)成本不斷降低。智能家居產(chǎn)品已經(jīng)越來越多的投放到市場，進(jìn)入普通人的家居生活當(dāng)中。其中，基于語音技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)伴隨著語音技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，實用性的不斷提高，越來越受到消費者的青睞。目前的語音控制家電系統(tǒng)主要包括語音識別和控制技術(shù)，即應(yīng)用語音芯片對語音信號的理解和分析并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘杺魉徒o單片機，再通過單片機對家電進(jìn)行控制，從而達(dá)到通過最便捷的方式進(jìn)行家電的語音控制目的。但是，目前的基于語音識別的智能家居產(chǎn)品依然存在著使用不便、識別不準(zhǔn)確、系統(tǒng)設(shè)計不人性化、成本偏高的問題，影響智能家居產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣。
[0003]授權(quán)公告號為CN102111314B的發(fā)明公開了一種基于藍(lán)牙傳輸?shù)闹悄芗揖诱Z音控制系統(tǒng)包括:智能手機終端，包括藍(lán)牙設(shè)備及語音輸入設(shè)備，用于前端的語音采集及藍(lán)牙發(fā)送；中控器，包括藍(lán)牙設(shè)備，用于接收智能手機終端通過藍(lán)牙發(fā)送過來的語音數(shù)據(jù)，并對所述語音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并向控制器端發(fā)送目標(biāo)控制信號；控制器，包括通信接口及網(wǎng)絡(luò)接口，用于接收所述目標(biāo)控制信號并輸送載體，實現(xiàn)對家居電器的控制。該發(fā)明在對語音信號處理后，不能以語音的形式再次對使用者進(jìn)行反饋，不能形成語音交互；同時，對特殊使用人群而言，該發(fā)明和一般的智能家居控制系統(tǒng)一樣，存在使用障礙。
[0004]公布號為CN104810020A的發(fā)明公開了一種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)包括:語音控制模塊、中央控制器、降溫模塊、照明模塊、電視機、洗衣機和語音提示模塊。該發(fā)明未對所控制的家電設(shè)備整體運行做出檢測，并對使用者進(jìn)行提醒；語音提示模塊只能進(jìn)行簡單的語音提示；沒有傳感器系統(tǒng)，使得智能家居體系不完整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種控制簡單、易行、安全并可服務(wù)于特殊人群的一種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中的實際問題。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)包括:Arduino控制器、語音識別系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、播放系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)。本發(fā)明以Arduino控制器為核心控制器，根據(jù)傳感器系統(tǒng)和語音識別系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?，對播放系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0008]所述Arduino控制器與其他部分連接，Arduino控制器硬件部分由Atmel AVR內(nèi)核(大部分Arduino控制器采用Atmel內(nèi)核)、I/O接口及相關(guān)電路組成，軟件部分則包括標(biāo)準(zhǔn)的程序編譯器和程序下載器，具有Java和C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。
[0009]所述語音識別系統(tǒng)包括語音輸入設(shè)備和語音識別模塊。所述語音輸入設(shè)備收集任何使用者的音頻信號，并將音頻信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至語音識別模塊進(jìn)行進(jìn)一步分析。所述語音輸入設(shè)備為麥克風(fēng)。
[0010]所述語音識別模塊采用LD3320語音識別芯片進(jìn)行識別，LD3320語音識別芯片是一款基于非特定人語音識別(Speaker Independent Automatic SpeechRecognit1n, SIASR)技術(shù)的芯片。LD3320語音識別芯片在Arduino控制器的程序中設(shè)定好要識別的關(guān)鍵詞語列表并動態(tài)地把這些關(guān)鍵詞語以字符的形式傳送到芯片內(nèi)部，就可以對用戶說出的關(guān)鍵詞語進(jìn)行識別，不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音的非特定人語音識別模塊。
[0011 ] 所述語音識別控制方法過程如下:
[0012](DArduino控制器控制LD3320語音識別芯片初始化寄存器，并寫入預(yù)先編制的關(guān)鍵詞，如 “da kai” “guan bi” “kong tiao” “ya bao”(方言)“dian shi，，。
[0013](2)音頻采集設(shè)備采集語音信息，提取關(guān)鍵詞，進(jìn)行比對。
[0014](3)在條目目錄內(nèi)，Arduino控制器打開中斷，LD3320語音識別芯片上傳對應(yīng)的分析結(jié)果，Arduino控制器最終對播放系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0015](4)不在條目目錄內(nèi)，則程序返回。
[0016]傳感器系統(tǒng)由溫濕度傳感器、氣體傳感器和光線傳感器三部分組成，傳感器用以檢測室內(nèi)溫濕度及有害氣體，傳感器與Arduino控制器有線連接，并不斷將檢測的信號傳輸至Arduino控制器。
[0017]所述播放系統(tǒng)包括合成與播放模塊、喇叭和音樂播放模塊。
[0018]所述合成與播放模塊與喇叭連接，將電信號轉(zhuǎn)化為聲音信號進(jìn)行播放，提示使用者。合成與播放模塊采用SYN6288中文語音合成芯片進(jìn)行語音合成并輸出音頻信號，將其與喇機連接，實現(xiàn)語音的播報。合成與播放模塊在Arduino控制器的控制下，通過喇機進(jìn)行語音播報，提示使用者當(dāng)前電器的工作狀態(tài)。
[0019]所述音樂播放模塊根據(jù)照明及家電設(shè)備不同的工作狀態(tài)，在Arduino控制器的控制下播放不同的音樂或者語音，特殊使用者(如殘疾人)聽到對應(yīng)的音樂即可判斷出相應(yīng)電器設(shè)備的工作狀態(tài)。
[0020]音樂播放模塊具有9個觸發(fā)端口，即A1-A9這9根排針，有兩種控制方法。
[0021]第一種控制方法為:
[0022]這9個端口同時對應(yīng)9首MP3，分別是第一首到第九首，音樂播放模塊通過TF卡儲存所有歌曲，并在TF卡中，將音樂按照阿拉伯?dāng)?shù)字1-9進(jìn)行編號，可以通過給相應(yīng)的觸發(fā)端口以低電平觸發(fā)相對應(yīng)的歌曲，Arduino控制器對A1 口提供一個脈沖低電平，音樂播放模塊播放第一首MP3。
[0023]第二種控制方法為:
[0024]通過Arduino控制器的10 口來對各個端口進(jìn)行觸發(fā)即編碼觸發(fā)方式。在編碼觸發(fā)方式下，最多可以具備32首歌曲的點播功能。在給模塊上電之前，先把A10接地，模塊上電后將自動切換為編碼模式。其中A1-A5為編碼端口，編碼方式為二進(jìn)制編碼，A1為第一位。例如要點播第一首MP3，將A1置0，A2-A5拉高即可。此種方式共可選擇:2X2X2X2X2 =32首音頻文件。
[0025]所述設(shè)備控制系統(tǒng)包括移動終端APP、無線控制模塊和控制終端。移動終端APP為針對本控制系統(tǒng)開發(fā)的終端使用程序，安裝在手機或平板電腦上。方便使用者通過遠(yuǎn)程控制發(fā)送指令。使用者通過移動終端APP上的界面進(jìn)行操作，通過藍(lán)牙通訊協(xié)議，將控制信息發(fā)送至無線控制模塊。無線控制模塊為藍(lán)牙接收端，并將控制指令信息進(jìn)一步傳輸至Arduino控制器。Arduino控制器在接受指令后實現(xiàn)對控制終端的控制，最終實現(xiàn)對相應(yīng)家用電器的控制。
[0026]所述控制終端由四個繼電器分別外接照明燈、空調(diào)、電風(fēng)扇、電視機，Arduino控制器實時檢測四個繼電器通斷狀態(tài)，進(jìn)行排列組合出16種繼電器的開關(guān)狀態(tài)。Arduino控制器根據(jù)該繼電器開關(guān)組合狀態(tài)，在音樂播放模塊中預(yù)存的16首音樂選擇對應(yīng)的曲目進(jìn)行播放，方便特殊人群使用。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]1、減輕家庭眾多家用電器及照明燈具必須單個人工操作的麻煩，通過語音控制的方式，使控制過程簡單、易行、安全；
[0029]2、通過繼電器控制的方式控制家用電器主電源接通狀態(tài)，較少因待機狀態(tài)造成的電能浪費，延長家用電器的使用壽命；
[0030]3、同時本發(fā)明所設(shè)計裝置控制響應(yīng)速度較快；
[0031]4、一些特殊的用戶(如殘疾人)可使用此系統(tǒng)方便控制家電工作狀態(tài)并掌握家電工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的語音識別控制方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將參照附圖對本發(fā)明的一種基于語音識別的智能家居控制系統(tǒng)的實施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明包括:Arduin0控制器、語音識別系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、播放系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)。本發(fā)明以Arduino控制器為核心控制器。根據(jù)傳感器系統(tǒng)和語音識別系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?，對播放系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0036]Arduino控制器相比較于市場上現(xiàn)有的語音識別主控MCU (51單片機、STM32、ARM系列芯片)具有以下優(yōu)點:
[0037](DArduino控制器開發(fā)者不需要了解其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置，僅需知道的端口作用即可進(jìn)行調(diào)用。
[0038](2) Arduino控制器開發(fā)環(huán)境簡潔，指令的可讀性很強?；贏rduino控制器的語音識別主控MCU任何人只要說出相應(yīng)的指令即可識別。
[0039](3)Arduino為開源控制平臺，共享平臺資源豐富，Arduino及周邊產(chǎn)品相對質(zhì)廉價優(yōu)，創(chuàng)作成本低，且燒錄代碼不需要燒錄器，直接用USB線就可以完成下載。
[0040]Arduino控制器實現(xiàn)對本發(fā)明其他部分的聯(lián)合控制，Arduino控制器硬件部分由Atmel AVR內(nèi)核(大部分Arduino控制器采用Atmel內(nèi)核)、1/0接口及相關(guān)電路組成，軟件部分則包括標(biāo)準(zhǔn)的程序編譯器和程序下載器，具有Java和C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境，可以按照需求進(jìn)行修改，方便與傳感器及各式各樣的電子組件連接。
[0041]語音識別系統(tǒng)包括語音輸入設(shè)備和語音識別模塊。語音輸入設(shè)備收集任何使用者的音頻信號，并將音頻信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至語音識別模塊進(jìn)行進(jìn)一步分析，如麥克風(fēng)。
[0042]語音識別模塊采用LD3320語音識別芯片進(jìn)行識別，LD3320語音識別芯片是一款基于非特定人語音識別(Speaker Independent Automatic SpeechRecognit1n, SI ASR)技術(shù)的芯片。該芯片上集成了高精度的Α/D和D/Α接口，不再需要外接輔助的FLASH和RAM，即可以實現(xiàn)語音識別、聲控、人機對話功能。LD3320語音識別芯片在Arduino控制器的程序中設(shè)定好要識別的關(guān)鍵詞語列表并動態(tài)地把這些關(guān)鍵詞語以字符的形式傳送到芯片內(nèi)部，就可以對用戶說出的關(guān)鍵詞語進(jìn)行識別，不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音的非特定人語音識別模塊。采用LD3320語音識別芯片