嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用课程设计

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1、目录一、摘要1二、设计要求22.1语音红外控制22.2系统需求规划2三、设计的作用和目的2四、系统设计方案34.1系统原理框图34.2设计方案及特点3五、系统硬件设计45.1开关控制的硬件设计45.2红外控制的硬件设计55.3硬件系统的设计7六、系统软件设计86.1嵌入式操作系统的构建86.2MicrosoftSpeech的调用12七、心得体会19八、参考文献201嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用一、摘要随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对居住环境的要求，正在从以往追求居室空间宽大和装饰豪华，向着追求品味、安

2、全、舒适、便捷和智能方向发展。人们对家庭住宅的观念也有所改变，家庭智能化是今后家庭装饰的必经之路。然而智能家居目前还存在很多的问题。嵌入式高性能芯片的出现、各种操作系统应用于嵌入式系统以及网络技术的发展为解决这些问题提供能了技术保障。嵌入式系统芯片性能在不断提高，操作系统在嵌入式系统中也得到了广泛的应用，为智能家居目前存在的问题提供了解决途径，也为未来智能家居的发展提供了技术背景。虽然，嗅觉、触觉也是人类固有的感觉，人们可以从中得到某些外界信息，但最重要、最精细的信息源只有图像和语言两种。而且，语言是人类最重要的、最有效的、最常用的和最

3、方便的通信形式。这就很容易让人想到能否用自然语言代替传统的人机交流方式如键盘、鼠标等。传统的家用电器的控制，无外乎两种控制方式:手动或遥控。随着家用电器的增多，开关和遥控版越来越多，使用极不方便，有时分不清谁是谁的控制器，甚至找不到遥控器等，特别是以后电视数字化了，频道增加，用遥控器翻查电视非常麻烦和耗时，而采用语音控制，可以很方便的分别出电视，空调等设备，并且可以直接叫出如“中央一台”来，所以语音识别及控制在智能家居中尤其重要。二、设计要求本课题主要通过选择性能优良的语音识别方法，嵌入在Windows操作系统中，对家居设备如电灯等开关

4、电器，电视机等遥控设备实现语音控制，语音开关控制通过麦克风发出语音信号，实现电灯等开关设备的控制，要求：实现开、关等基本控制；语音识别客厅、卧室、卫生间等不同开关设备；保留手动控制方式为备用控制。2.1语音红外控制语音控制电视机、空调等红外遥控设备，要求：能学习不同遥控器的按键编码；语音识别不同遥控设备；语音控制代替相应的遥控器进行如调台等相应的控制操作；方便地增加新增遥控设备的控制功能。22.2系统需求规划根据系统功能的要求，系统软件需求分析：性能优良的语音识别软件包：为了减少硬件的开销，必须使用嵌入式式操作系统；为了使用该系统简单，

5、必须使用可视化编程语言。硬件需求分析：采集语音信号的声卡；能承载嵌入式操作系统的计算机最小。系统；完成执行的单片机或者FPGA芯片。一、设计目的和作用语音识别控制应用在智能家居中，有十分重要的意义，语音识别的应用背景和科技基础如下图3.1所示。图3.1语音识别的应用背景语音识别具有很大的实际应用价值，其发展、成熟和实用化将推动许多产业的迅速发展，其中包括计算机、办公室自动化、通信、国防、机器人等等。目前可以想象的语音识别主要应用有：语音输入系统，作为一种最自然的文字输入方法，用口述代替键盘向计算机输入文字，这将给办公室自动化和出版界带来

6、革命性的变化；语音控制系统，为人们在手动控制以外提供了一种更安全、更方便的控制方法，特别是当系统工作在一些特定的环境(如黑暗场所或手脚已被占用来进行其它动作的环境)或一些特殊的用户(如残疾人)时；基于对话系统的数据库查询系统，为用户提供了更为自然、友好和便捷的数据库检索或查询，可以广泛运用在银行、交易所、民航等机构；除此之外，语音识别还可以用于口语翻译系统、计算机辅助教学、自动身份确认等很多领域。一、设计方案4.1系统原理框图应用程序SAP1微软语音识别AP1AP1WindowsXPEmbcddcd嵌入式操作系统数字信号底层操作声音模拟

7、信号命令传输语音麦克风声卡UART单片机状态返回图4.1智能家居系统原理框图语音信号通过声卡被计算机采集，送给语音识别软件进行识别，根据识别的结果，返回相应的文本信号，送给应用程序处理，判断出该执行的命令，由USB口送出，单片机或FPGA芯片等执行装置接受命令完成相应的动作。4.2设计方案及特点为实现设计方案图的功能，首先必须构建一个嵌入式操作系统，然后无缝地把语音识别软件包链接进去，制定UART通信协议，执行机构能和上位机顺利通信，完成信息交换和相应的命令动作。此方案简单可行，运行可靠，成本低廉。五、系统硬件设计5.1开关控制的硬件设

8、计这部分的主要功能是实现语音控制电灯、门等设备的开和关，而不再去寻找开关的位置，还可以控制其他房间的设备，是生活变得很方便。开关设备控制的基本原理是：上位机通过语音识别系统获取人发出的信息命令，比如“卧室日