本發(fā)明涉及智能家居控制領(lǐng)域，尤其是一種基于手機(jī)客戶端智能家居語(yǔ)音控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高與發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也隨著提高，對(duì)家居的質(zhì)量要求也在不斷提高。智能家居不但保持了傳統(tǒng)家居的居住功能，而且新增了語(yǔ)音控制，暖通空調(diào)控制，照明控制等功能。它可以為用戶提供全面的信息交換功能，使人們的生活方式更合理，更好的幫助住戶，增強(qiáng)普通住宅的安全性，提供了更加便捷和高效節(jié)能的生活體驗(yàn)。其中語(yǔ)音控制技術(shù)的使用將“人與家居”整合在一起，讓人與機(jī)器之間的交流更智能化，解放用戶的雙手，使用戶的家居生活具備更人性化的魅力。

智能家居是家庭產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化的基礎(chǔ)上通過(guò)按擬人化的要求實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過(guò)程或系統(tǒng)，是智慧城市的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的智能家居雖然能滿足基本的控制功能，但是存在功能實(shí)用性不強(qiáng)，成本高昂，功能單一，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等諸多問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于手機(jī)客戶端智能家居語(yǔ)音控制裝置及方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明是一種基于手機(jī)客戶端智能家居控制裝置及方法。主要包括STM32中央控制器、WIFI協(xié)調(diào)器、以太網(wǎng)模塊、傳感器模塊、紅外信號(hào)收發(fā)模塊、射頻信號(hào)收發(fā)模塊、路由器、語(yǔ)音控制器和手機(jī)控制終端等。所述STM32中央控制器與WIFI協(xié)調(diào)器、電源模塊、以太網(wǎng)模塊、復(fù)位模塊、路由器、語(yǔ)音控制器通過(guò)電源線連接，與手機(jī)控制終端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。

所述WIFI協(xié)調(diào)器與傳感器模塊、紅外信號(hào)收發(fā)模塊、射頻信號(hào)收發(fā)模塊通過(guò)電源線相連。

所述傳感器模塊包括溫濕度傳感器DHT11、煙霧傳感器MQ-2、照度傳感器BH1750FVI。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連，用來(lái)采集房間溫度、濕度等信息。煙霧傳感器是煙霧報(bào)警電路的核心元件。MQ-2光敏式煙霧傳感器既可監(jiān)測(cè)天然氣、煤氣的泄漏情況，也可監(jiān)測(cè)燃燒產(chǎn)生的煙霧，用來(lái)判斷是否發(fā)生火災(zāi)。BH1750FVI是16位數(shù)字式照度傳感器，測(cè)量精度高，測(cè)量時(shí)間短，具有I²C標(biāo)準(zhǔn)通信接口的芯片，輸出為16位數(shù)字信號(hào)，光源依賴(lài)性弱，抗干擾能力強(qiáng)。

所述射頻信號(hào)收發(fā)模塊主要實(shí)現(xiàn)主機(jī)與分機(jī)的數(shù)據(jù)交互，組成家居通信網(wǎng)絡(luò)以及RF家具電器的控制和主機(jī)對(duì)射頻遙控器信號(hào)的學(xué)習(xí)功能。

所述紅外信號(hào)收發(fā)模塊主要實(shí)現(xiàn)紅外家居電器的控制及主機(jī)對(duì)紅外遙控器信號(hào)的學(xué)習(xí)等功能。

所述中央控制器STM32是整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的32位ARM微控制器增強(qiáng)型芯片STM32F103。通過(guò)一些預(yù)留 I/O 接口來(lái)連接其它功能子模塊，并可以在客戶需要其他功能時(shí)做出設(shè)備的擴(kuò)展。

所述WIFI模塊采用海凌科電子科技有限公司推出HLK-RM04。該模塊是基于通用串行接口的符合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)（WIFI）3個(gè)接口之間的轉(zhuǎn)換。

所述以太網(wǎng)模塊，對(duì)LC1813芯片擴(kuò)展，采用以太網(wǎng)芯片DM9000+H1102網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器+RJ45的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的功能。這樣的設(shè)計(jì)主要目的是對(duì)芯片進(jìn)行隔離，增強(qiáng)信號(hào)和抗干擾能力，當(dāng)連接不同電平的網(wǎng)口時(shí)，防止對(duì)系統(tǒng)造成影響。

所述語(yǔ)音控制模塊由移動(dòng)終端語(yǔ)音控制軟件和嵌入式語(yǔ)音控制器兩部分構(gòu)成，安裝移動(dòng)終端語(yǔ)音控制軟件的終端在接收本地語(yǔ)音消息后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將本地語(yǔ)音發(fā)送到訊飛語(yǔ)音云進(jìn)行識(shí)別，再將云端反饋的數(shù)據(jù)解析并與本地設(shè)置指令匹配，獲得正確的控制指令。通過(guò)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)將這些指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作的執(zhí)行。嵌入式語(yǔ)音控制器硬件電路主要包括MCU電路、語(yǔ)音識(shí)別電路、WSN電路和電源管理電路四個(gè)部分，本方案中語(yǔ)音控制芯片采用LD3320，WSN通信采用的芯片是CC2430。

所述手機(jī)控制終端采用智能Android手機(jī)，所用App，是在應(yīng)用Eclipse中采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、安防警報(bào)、語(yǔ)音控制、民生繳費(fèi)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。

比到已有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)使用移動(dòng)控制終端App，既可以遠(yuǎn)程控制家具設(shè)備，也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控家居環(huán)境，同時(shí)本發(fā)明還增加了許多功能：1、通過(guò)溫濕度傳感器采集室內(nèi)的溫度和濕度，煙霧傳感器采集室內(nèi)天然氣、煤氣、煙霧的濃度，照度傳感器采集室內(nèi)光照情況。2、將民生繳費(fèi)功能融合于智能家居App中，使居民足不出戶便可繳納水費(fèi)、電費(fèi)、物業(yè)費(fèi)等。3、語(yǔ)音控制家居設(shè)備的啟停，終端經(jīng)由按鍵觸發(fā)啟動(dòng)后，用戶發(fā)出語(yǔ)音指令，MIC接收到外部語(yǔ)音指令后，首先經(jīng)語(yǔ)音識(shí)別模塊對(duì)信息進(jìn)行解析，以獲取需要的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給MCU，MCU經(jīng)過(guò)處理解析出相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作指令，之后將信息發(fā)送給CC2430，最后發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居內(nèi)部可控家電的無(wú)線語(yǔ)音控制。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)硬件框圖。

附圖2為本發(fā)明的語(yǔ)音控制器硬件框圖。

附圖3為本發(fā)明以太網(wǎng)模塊連接框圖。

附圖4為本發(fā)明的整體功能框圖。

附圖5為本發(fā)明手機(jī)控制終端的APP顯示頁(yè)面。

圖中：1、移動(dòng)終端，2、路由器，3、復(fù)位模塊，4、電源模塊，5、以太網(wǎng)模塊，6、中央控制器模塊，7、WIFI協(xié)調(diào)器，8、FLASH，9、SDRAM，10、傳感器模塊，11、紅外信號(hào)接收模塊，12、射頻信號(hào)接收模塊，13、WIFI收發(fā)電路模塊，14、家庭網(wǎng)關(guān)，15、語(yǔ)音識(shí)別模塊，16、CC2430芯片，17、LC1813模塊，18、以太網(wǎng)芯片DM900，19、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器H1102，20、RJ45接口模塊，21、功能子模塊，22、語(yǔ)音控制器模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參照附圖1所示，本發(fā)明是一種基于手機(jī)客戶端智能家居語(yǔ)音控制裝置及方法?？刂葡到y(tǒng)硬件主要包括移動(dòng)終端1、路由器2、復(fù)位模塊3、電源模塊4、以太網(wǎng)模塊5、中央控制器模塊6、WIFI協(xié)調(diào)器7、FLASH 8、SDRAM 9、語(yǔ)音控制器模塊22、傳感器模塊10、紅外信號(hào)接收模塊11、射頻信號(hào)接收模塊12、WIFI收發(fā)電路模塊13、家庭網(wǎng)關(guān)14。所述移動(dòng)終端1與路由器2通過(guò)無(wú)線網(wǎng)連入家庭網(wǎng)關(guān)；所述中央控制器模塊6與復(fù)位模塊3、電源模塊4、以太網(wǎng)模塊5、WIFI協(xié)調(diào)器7、FLASH 8、SDRAM9、語(yǔ)音控制器模塊22通過(guò)電源線連接構(gòu)成家庭網(wǎng)關(guān)14；所述傳感器模塊10、紅外信號(hào)接收模塊11、射頻信號(hào)接收模塊12與WIFI協(xié)調(diào)器7通過(guò)電源線連接構(gòu)成功能子模塊21。

所述功能子模塊21中的傳感器模塊10包括溫濕度傳感器DHT11、煙霧傳感器MQ-2、照度傳感器BH1750FVI。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有進(jìn)行多點(diǎn)溫度采集的特點(diǎn)。具有極高的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，響應(yīng)快速，抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連。煙霧傳感器MQ-2的敏感材料是活性很高的SnO₂，其工作原理為：當(dāng)SnO₂在空氣中被加熱到一定溫度時(shí)，SnO₂會(huì)吸附空氣中的氧，因此其電子會(huì)轉(zhuǎn)移到所吸附的氧上，導(dǎo)致氧原子變?yōu)檠踟?fù)離子，由于這種電子的轉(zhuǎn)移，會(huì)在SnO₂表面生成一個(gè)正的空間電荷層，從而導(dǎo)致表面勢(shì)壘升高，這樣會(huì)阻礙電子流動(dòng)，導(dǎo)致電導(dǎo)率的變化。BH1750FVI測(cè)量精度高、測(cè)量時(shí)間短，而且電路設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)與集成。

所述功能子模塊21中紅外信號(hào)接收模塊11主要實(shí)現(xiàn)紅外家居電器的控制及主機(jī)對(duì)紅外遙控器信號(hào)的學(xué)習(xí)等功能。

所述功能子模塊21中射頻信號(hào)收發(fā)模塊12主要實(shí)現(xiàn)主機(jī)與分機(jī)的數(shù)據(jù)交互，組成家居通信網(wǎng)絡(luò)以及RF家具電器的控制和主機(jī)對(duì)射頻遙控器信號(hào)的學(xué)習(xí)功能。

所述家庭網(wǎng)關(guān)14中中央控制器模塊6是整個(gè)智能家居的控制中心，本設(shè)計(jì)采用嵌入式 ARM-STM32F103芯片，通過(guò)一些預(yù)留 I/O 接口來(lái)連接其它功能子模塊，并可以在客戶需要其他功能時(shí)做出設(shè)備的擴(kuò)展。其主要完成以下工作：接收各個(gè)功能子模塊所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，對(duì)分析結(jié)果和客戶所需要實(shí)現(xiàn)的功能，然后發(fā)送指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行控制；并以嵌入式系統(tǒng)設(shè)定網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行數(shù)據(jù)WIFI傳輸。

所述家庭網(wǎng)關(guān)14中電源模塊4為整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)供電，因此是硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在控制設(shè)備設(shè)計(jì)中是用直流開(kāi)關(guān)電源接220V電壓來(lái)接入設(shè)備為系統(tǒng)供電，為了減少系統(tǒng)的功耗、便于電源管理，采取多組電源供電的方式來(lái)工作。

所述家庭網(wǎng)關(guān)14中FLASH模塊8的電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)镾TM32芯片內(nèi)集成了NAND Flash控制器。

所述家庭網(wǎng)關(guān)14中WIFI模塊7采用海凌科電子科技有限公司推出的全新的第三代嵌入式Uart-WIFI模塊產(chǎn)品HLK-RM04。HLK-RM04是一款低成本嵌入式UART-ETH-WIFI(串口-以太網(wǎng)-無(wú)線網(wǎng))模塊。該模塊是基于通用串行接口的符合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)（WIFI）3個(gè)接口之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò)HLK-RM04模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備在不需要更改任何配置的情況下，即可通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸自己的數(shù)據(jù)。

所述家庭網(wǎng)關(guān)14中以太網(wǎng)模塊5是物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中的一個(gè)重要模塊，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，資源分享、管理，以及完成系統(tǒng)的更新下載等功能。

所述WIFI收發(fā)電路模塊13中移動(dòng)終端1采用智能Android手機(jī)，所用APP，是在應(yīng)用Eclipse中采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、安防警報(bào)、語(yǔ)音控制、民生繳費(fèi)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。

參照附圖2所示，圖2是本發(fā)明的語(yǔ)音控制器22硬件框圖，包括語(yǔ)音識(shí)別芯片15、STM32模塊6、CC2430模塊16、電源管理模塊4、家庭網(wǎng)關(guān)模塊14。

所述語(yǔ)音識(shí)別芯片15采用ICRoute的LD3320.該芯片內(nèi)部集成了快速穩(wěn)定的優(yōu)化算法，不再需要外接FLASH、RAM，大大簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)。LD3320采用并行方式直接與STM32芯片6相連，并行采用1KΩ電阻上拉，控制信號(hào)RDB、WRB、CSB，復(fù)位信號(hào)RSTB和中斷返回信號(hào)INTB直接與STM32芯片6相連。LD3320與STM32芯片采用同一個(gè)外部時(shí)鐘（8MHz），兩個(gè)發(fā)光二極管都用于復(fù)位后的上電指示，MBS引腳接一個(gè)RC電路作為MIC的偏置，用于保證能輸出一個(gè)浮動(dòng)電壓給MIC。

所述CC2430模塊16是WSN通信采用的芯片，該芯片有豐富的片上資源，其內(nèi)部已經(jīng)集成了必要的電路，使用時(shí)只需要采用較為簡(jiǎn)單的外圍電路，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)。

參照附圖1和2所示，當(dāng)終端通過(guò)按鍵觸發(fā)啟動(dòng)，MIC在接收到外部語(yǔ)音指令后，首先由語(yǔ)音識(shí)別模塊15進(jìn)行頻譜分析并從中提取出語(yǔ)音指令的特征信息，然后語(yǔ)音識(shí)別器將采集到的特征信息和關(guān)鍵詞列表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比匹配，找出其中匹配度最高的關(guān)鍵詞作為語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果輸出給MCU，MCU經(jīng)過(guò)處理解析后得出相應(yīng)設(shè)備的動(dòng)作指令，經(jīng)串口將信息發(fā)送給CC2430模塊16，之后發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)14，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居內(nèi)部可控家電的無(wú)線語(yǔ)音控制。

參照附圖1和3所示，圖3為圖1中以太網(wǎng)模塊5的連接框圖，主要包括LC1813芯片17、以太網(wǎng)芯片（DM900）18、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器（H1102）19和RJ45接口20。我們使用的 LC1813 芯片本身并沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口，需要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。從理論上來(lái)說(shuō)，可以把以太網(wǎng)芯片 DM9000 和以太網(wǎng)水晶接頭 RJ45 直接相連就可以完成網(wǎng)絡(luò)接口的功能，但是在本設(shè)計(jì)中采用的是 DM9000+H1102 網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器 +RJ45 的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口的功能，這樣的設(shè)計(jì)主要目的是對(duì)芯片進(jìn)行隔離，增強(qiáng)信號(hào)和抗干擾能力，當(dāng)連接不同電平的網(wǎng)口時(shí)，防止對(duì)系統(tǒng)造成影響。

參照附圖1和4所示，本發(fā)明主要有五個(gè)功能模塊：遠(yuǎn)程控制、安防警報(bào)、語(yǔ)音控制、民生繳費(fèi)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控指用戶可通過(guò)手機(jī)終端App遠(yuǎn)距離手動(dòng)或者語(yǔ)音控制家居內(nèi)部的智能電器；安防警報(bào)指當(dāng)家里的被監(jiān)測(cè)氣體達(dá)到一定濃度，或者家里的老人按了急救按鍵，傳感器10就會(huì)傳達(dá)信號(hào)給家庭網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)會(huì)發(fā)出報(bào)警指令，手機(jī)終端也會(huì)收到相應(yīng)的提示；語(yǔ)音監(jiān)控指用戶直接通過(guò)語(yǔ)音控制家居設(shè)備的啟停；民生繳費(fèi)是指用戶可直接在手機(jī)終端自己選擇繳費(fèi)項(xiàng)目及繳費(fèi)方式；實(shí)時(shí)監(jiān)控是指用戶不在家的時(shí)候可以實(shí)時(shí)調(diào)控房間的攝像頭，觀看家里的情況。

參照附圖5所示，所述手機(jī)控制終端1安裝一個(gè)在Eclipse環(huán)境中用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的智能家居控制系統(tǒng)的APP，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、安防警報(bào)、語(yǔ)音控制、民生繳費(fèi)、實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本發(fā)明中未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同，或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。