一种基于语音识别的智能家居控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种基于语音识别的智能家居控制系统。
【背景技术】
[0002]随着智能家居概念的不断推广，智能家居相关技术的不断发展以及智能家居配套产品的生产成本不断降低。智能家居产品已经越来越多的投放到市场，进入普通人的家居生活当中。其中，基于语音技术的智能家居控制系统伴随着语音技术的不断创新发展，实用性的不断提高，越来越受到消费者的青睐。目前的语音控制家电系统主要包括语音识别和控制技术，即应用语音芯片对语音信号的理解和分析并将其转变为控制信号传送给单片机，再通过单片机对家电进行控制，从而达到通过最便捷的方式进行家电的语音控制目的。但是，目前的基于语音识别的智能家居产品依然存在着使用不便、识别不准确、系统设计不人性化、成本偏高的问题，影响智能家居产品的进一步推广。
[0003]授权公告号为CN102111314B的发明公开了一种基于蓝牙传输的智能家居语音控制系统包括:智能手机终端，包括蓝牙设备及语音输入设备，用于前端的语音采集及蓝牙发送；中控器，包括蓝牙设备，用于接收智能手机终端通过蓝牙发送过来的语音数据，并对所述语音数据进行分析，并向控制器端发送目标控制信号；控制器，包括通信接口及网络接口，用于接收所述目标控制信号并输送载体，实现对家居电器的控制。该发明在对语音信号处理后，不能以语音的形式再次对使用者进行反馈，不能形成语音交互；同时，对特殊使用人群而言，该发明和一般的智能家居控制系统一样，存在使用障碍。
[0004]公布号为CN104810020A的发明公开了一种基于语音识别的智能家居控制系统包括:语音控制模块、中央控制器、降温模块、照明模块、电视机、洗衣机和语音提示模块。该发明未对所控制的家电设备整体运行做出检测，并对使用者进行提醒；语音提示模块只能进行简单的语音提示；没有传感器系统，使得智能家居体系不完整。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题在于提供一种控制简单、易行、安全并可服务于特殊人群的一种基于语音识别的智能家居控制系统，以解决上述【背景技术】中的实际问题。
[0006]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0007]—种基于语音识别的智能家居控制系统包括:Arduino控制器、语音识别系统、传感器系统、播放系统和设备控制系统。本发明以Arduino控制器为核心控制器，根据传感器系统和语音识别系统传输的信息，对播放系统和设备控制系统进行控制。
[0008]所述Arduino控制器与其他部分连接，Arduino控制器硬件部分由Atmel AVR内核(大部分Arduino控制器采用Atmel内核)、I/O接口及相关电路组成，软件部分则包括标准的程序编译器和程序下载器，具有Java和C语言的Processing/Wiring开发环境。
[0009]所述语音识别系统包括语音输入设备和语音识别模块。所述语音输入设备收集任何使用者的音频信号，并将音频信号转化为电信号传输至语音识别模块进行进一步分析。所述语音输入设备为麦克风。
[0010]所述语音识别模块采用LD3320语音识别芯片进行识别，LD3320语音识别芯片是一款基于非特定人语音识别(Speaker Independent Automatic SpeechRecognit1n, SIASR)技术的芯片。LD3320语音识别芯片在Arduino控制器的程序中设定好要识别的关键词语列表并动态地把这些关键词语以字符的形式传送到芯片内部，就可以对用户说出的关键词语进行识别，不需要用户事先训练和录音的非特定人语音识别模块。
[0011 ] 所述语音识别控制方法过程如下:
[0012](DArduino控制器控制LD3320语音识别芯片初始化寄存器，并写入预先编制的关键词，如 “da kai” “guan bi” “kong tiao” “ya bao”(方言)“dian shi，，。
[0013](2)音频采集设备采集语音信息，提取关键词，进行比对。
[0014](3)在条目目录内，Arduino控制器打开中断，LD3320语音识别芯片上传对应的分析结果，Arduino控制器最终对播放系统和设备控制系统进行控制。
[0015](4)不在条目目录内，则程序返回。
[0016]传感器系统由温湿度传感器、气体传感器和光线传感器三部分组成，传感器用以检测室内温湿度及有害气体，传感器与Arduino控制器有线连接，并不断将检测的信号传输至Arduino控制器。
[0017]所述播放系统包括合成与播放模块、喇叭和音乐播放模块。
[0018]所述合成与播放模块与喇叭连接，将电信号转化为声音信号进行播放，提示使用者。合成与播放模块采用SYN6288中文语音合成芯片进行语音合成并输出音频信号，将其与喇机连接，实现语音的播报。合成与播放模块在Arduino控制器的控制下，通过喇机进行语音播报，提示使用者当前电器的工作状态。
[0019]所述音乐播放模块根据照明及家电设备不同的工作状态，在Arduino控制器的控制下播放不同的音乐或者语音，特殊使用者(如残疾人)听到对应的音乐即可判断出相应电器设备的工作状态。
[0020]音乐播放模块具有9个触发端口，即A1-A9这9根排针，有两种控制方法。
[0021]第一种控制方法为:
[0022]这9个端口同时对应9首MP3，分别是第一首到第九首，音乐播放模块通过TF卡储存所有歌曲，并在TF卡中，将音乐按照阿拉伯数字1-9进行编号，可以通过给相应的触发端口以低电平触发相对应的歌曲，Arduino控制器对A1 口提供一个脉冲低电平，音乐播放模块播放第一首MP3。
[0023]第二种控制方法为:
[0024]通过Arduino控制器的10 口来对各个端口进行触发即编码触发方式。在编码触发方式下，最多可以具备32首歌曲的点播功能。在给模块上电之前，先把A10接地，模块上电后将自动切换为编码模式。其中A1-A5为编码端口，编码方式为二进制编码，A1为第一位。例如要点播第一首MP3，将A1置0，A2-A5拉高即可。此种方式共可选择:2X2X2X2X2 =32首音频文件。
[0025]所述设备控制系统包括移动终端APP、无线控制模块和控制终端。移动终端APP为针对本控制系统开发的终端使用程序，安装在手机或平板电脑上。方便使用者通过远程控制发送指令。使用者通过移动终端APP上的界面进行操作，通过蓝牙通讯协议，将控制信息发送至无线控制模块。无线控制模块为蓝牙接收端，并将控制指令信息进一步传输至Arduino控制器。Arduino控制器在接受指令后实现对控制终端的控制，最终实现对相应家用电器的控制。
[0026]所述控制终端由四个继电器分别外接照明灯、空调、电风扇、电视机，Arduino控制器实时检测四个继电器通断状态，进行排列组合出16种继电器的开关状态。Arduino控制器根据该继电器开关组合状态，在音乐播放模块中预存的16首音乐选择对应的曲目进行播放，方便特殊人群使用。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]1、减轻家庭众多家用电器及照明灯具必须单个人工操作的麻烦，通过语音控制的方式，使控制过程简单、易行、安全；
[0029]2、通过继电器控制的方式控制家用电器主电源接通状态，较少因待机状态造成的电能浪费，延长家用电器的使用寿命；
[0030]3、同时本发明所设计装置控制响应速度较快；
[0031]4、一些特殊的用户(如残疾人)可使用此系统方便控制家电工作状态并掌握家电工作状态。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的系统架构意图；
[0033]图2为本发明的语音识别控制方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将参照附图对本发明的一种基于语音识别的智能家居控制系统的实施方案进行详细说明。
[0035]如图1所示，本发明包括:Arduin0控制器、语音识别系统、传感器系统、播放系统和设备控制系统。本发明以Arduino控制器为核心控制器。根据传感器系统和语音识别系统传输的信息，对播放系统和设备控制系统进行控制。
[0036]Arduino控制器相比较于市场上现有的语音识别主控MCU (51单片机、STM32、ARM系列芯片)具有以下优点:
[0037](DArduino控制器开发者不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅需知道的端口作用即可进行调用。
[0038](2) Arduino控制器开发环境简洁，指令的可读性很强。基于Arduino控制器的语音识别主控MCU任何人只要说出相应的指令即可识别。
[0039](3)Arduino为开源控制平台，共享平台资源丰富，Arduino及周边产品相对质廉价优，创作成本低，且烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。
[0040]Arduino控制器实现对本发明其他部分的联合控制，Arduino控制器硬件部分由Atmel AVR内核(大部分Arduino控制器采用Atmel内核)、1/0接口及相关电路组成，软件部分则包括标准的程序编译器和程序下载器，具有Java和C语言的Processing/Wiring开发环境，可以按照需求进行修改，方便与传感器及各式各样的电子组件连接。
[0041]语音识别系统包括语音输入设备和语音识别模块。语音输入设备收集任何使用者的音频信号，并将音频信号转化为电信号传输至语音识别模块进行进一步分析，如麦克风。
[0042]语音识别模块采用LD3320语音识别芯片进行识别，LD3320语音识别芯片是一款基于非特定人语音识别(Speaker Independent Automatic SpeechRecognit1n, SI ASR)技术的芯片。该芯片上集成了高精度的Α/D和D/Α接口，不再需要外接辅助的FLASH和RAM，即可以实现语音识别、声控、人机对话功能。LD3320语音识别芯片在Arduino控制器的程序中设定好要识别的关键词语列表并动态地把这些关键词语以字符的形式传送到芯片内部，就可以对用户说出的关键词语进行识别，不需要用户事先训练和录音的非特定人语音识别模块。采用LD3320语音识别芯片