发布时间：2021-03-25所属分类：免费文献浏览：1次
摘 要： 电子质量
《基于离线语音的智能家居控制系统设计》论文发表期刊：《电子质量》；发表周期：2020年10期
《基于离线语音的智能家居控制系统设计》论文作者信息：陶发展(1988-)，男，讲师，博士研究生，研究方向为鲁棒非线性系统控制； 卫延波(1989-)，男，讲师，博士研究生，研究方向为嵌入式系统。
摘要：该文针对网络受限的情况下，通过使用基础控制的本地命令词进行离线语音控制家居。该系统采用ST公司出品的STM32F103C8T6单片机，讯飞公司的智能离线语音模块。利用文献分析法和Keil MDK C语言开发系统进行设计。通过控制板与离线语音模块建立连接，UART串口接收数据后，经STM32主控解析并发出相应指令，完成相关控制。经多次测试得出，该系统具备良好的可靠性和稳定性，便利了人们生活同时又使家具达到智能化管理。
关键词：单片机(STM32F103C8T6);智能家居;语音控制;离线语音
AbstractIn this paper, the local command words of basic control to control the offine voice of intelligent home under the condition of limited network is considered. This svstem uses STM32F103C8T6 microcontroller produced by ST Company, and intelligent offline voice module of IFLYtek. Literature analysis and Keil MDK C lanquage development svstem were used to desian. lt is parsed by the STM32 master control and sends out correspondina instructions to complete the relevant control by connection between the control board and the ofline voice module with UART serial port receiving the data. After many tests, the system has good reliability and stability which facilitates people's life and makes the furniture achieve intellicgent management.
Key words: STM32F103C8T6: intelliqent home ; voice control; off-line voice
0引言
随着人工智能语音识别技术逐渐扩大，作为人机交互技术中极其重要的技术离线语音识别技术理所当然地在智能家居领域也有着十分重要的地位和广泛的运用。离线语音识别模块在智能家居语音控制中的运用是本设计研究的核心。离线语音识别发展历程、采用的重要方法、遇到的难题与挑战以及广泛运用前景等都需要深入研究6-7。
本系统采用ST公司出品的STM32F103C8T6单片机为核心，讯飞公司的智能离线语音模块。利用文献分析法和Keil MDK C语言开发系统进行设计，通过离线语音控制技术让更多形式智能装置进入家庭领域，在网络状况不好或者没有网络的情况下，可使用基础控制的本地命令词进行离线控制，使家具更智能化，方便人们生活。
1系统工作原理
本系统主要由单片机 STM32F103C8T6 控制部分、XFMT101 语音模块、采集器、传感器、电气设备驱动控制模块和执行器构成，系统结构如图 1 所示。本系统的工作原理是声音指令信号通过咪头进行采集，经过处理电路处理后，其结果经过并行端口传送给单片机，送入离线语音识别模块进行处理，单片机接收到离线语音识别模块处理的结果后通过自身的解码功能来对信号进行分析，得到有效的控制指令后，通过发出相关指令来控制相关家居设备，也可以发出相关指令发出相关语音信息或者播放特定语音流。
2系统各模块设计
2.1离线语音模块设计
XFMT101离线语音模块总共含有24个引脚，均匀分布在模块的三个边上，每个边上有8个引脚。图2所示为模块尺寸图。引脚功能主要有LINER模拟左声道输入，LINEL模拟右声道输入，MIC模拟麦克风输入，SWCLK烧录调试时钟信号，sWD烧录调试数据信号，RST模块复位引脚，F-RX调试UART-RX，FTX调试UART-TX，RDY模块就绪状态。
2.2串口通信模块设计
离线语音模块支持UART通信协议，目前UART协议是模块内部主控芯片硬件支持的，所以通信速度高，可靠性、稳定性都较高。离线语音模块的UART串口通讯特点是数据通信直接处理，不用经过MCu。语音模块通过串口就能进行语音交互，通过主控芯片可以省去后级智能操作系统和WiFi硬件电路单个芯片或者模块就能实现语音控制。平台通信协议主要定义上位机和XFMT101之间的通信协议，上位机如何操控XFMT101，同时XFMT101如何将信息传递给上位机进行相关运用逻辑处理。通信协议主要包含两部分，一部分是命令帧，一部分是命令包，命令包是命令帧的一部分。UART接口接入方法模块UART接口电平为3.3V，当上位机接口电平不一致时需做电平匹配电路。
2.3温湿度传感器模块设计
本系统采用DHTI1温湿度传感器，传感器将采集到的信息送给单片机，实现对家居环境参数的检测。
DHTII温湿度复合传感器包含已校准数字信号输出，它具有4针单排引脚封装，便于连接。基于数字模块采集技术和温湿度传感器技术以确保产品具有良好的可靠性和出色的长期稳定性。
3系统流程图
系统流程图如图3所示，该系统开始工作后，MCU初始化和离线语音识别模块初始化，系统在初始化完成后检测通信状态是否存在异常，现今的语音识别产品装置都会利用唤醒词的方式，即语音设备正常使用时保持在待机模式，不会对环境噪音和用户正常生活中的语音进行反应。只有用户在对设备使用语音发出预先定义好的唤醒词时，才会唤醒语音装置，开始识别处理外界的语音信号。
4结语
通过离线语音控制家居，在网络状况不好或没有网络情况下，可使用基础控制的本地命令词进行离线控制。通过控制板与离线语音模块建立连接，UART串口接收数据后，经STM32主控解析并发出相应指令，完成相关控制，经多次测试得出，该系统具备良好的可靠性和稳定性，便利了人们生活同时又使家具达到智能化管理。设计还有进一步优化的空间，尽量降低产品的误识别率，命令词列表设计时遵循最小相似度原则，设置有效的门限值，使用二次交互模式，增加环境吸收命令词，避免抢说现象，能够达到更加理想的效果。
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