基于语音识别的智能控制系统

２００６住　第４期　九江学院：学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｊｉｔＯｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ｎａｔｕｒａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　２ｏｏ６　ＮＯ．４　

基于单片机语音识别的智能家居控制系统实现方案　

胡森树　丁文斌　（１九江学院图书馆　２九江学院电子工程学院　江西九江３３２００５）　

摘　要：本文利用了十六位ＳＰＣＦ３３６１Ａ单片机的强大的ＤＳＰ功能，实现了特定发音人识别（ＳＩ：，ｅａｋｅｒ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）功能。结合大容量的ＦＬＡＳＨ存储器，成功地实现将语青播放与识别技术应用于智能家居控　制系统中。另外，详细介绍了具有语音识别功能的新一代智能家居控制系统的硬件配置与软件流程，从　而在实现系统功能的同时，将低成本、低功耗与友好人机界面有机结合起来。　关键词：单片机；语音识别；智能家居　中图分类号：ＴＰ　３３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—３８３８（２００６）０４—１３００５一（０３）　

１　引言　在传统的智能家居控制系统中，我们常采用不同次数　的“滴滴”声或不同的ＬＥＤ状态作为操作提示信息，提　示信息过于简单，不够直接，一般需要按照操作手册一步　一步进行，而且容易ｉ＝ｎ错。另外，它的身份验证一一般只有　按键密码，在电话远程控制或门禁系统中容易被他人偷窥　从而导致安全隐患。而本文提供的语音界面的智能家居控　制系统在完全实现家庭安全监控与智能化控制的基础上，　增加了以语音提示作为操作向导的人机交互界面，极大的　方便了系统设置与修改。同时，身份验证时，可以要求以　声音和键撒密码　时作为身份验证信息，杜绝了密码泄漏　造成的安全隐患。　语音识别技术是一种多维识别系统，基本结构如罔一　所示。语音识别系统与一般的模式识别系统类似，包括特　征提取，话音模式库，模式匹配３个基本单元　．　对于语音辨识主要有以下２种：　（１）特定发音人识别ｓＤ（Ｓｐｅａｋｅｒ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）：魁指　沿音样板ｒ｝】单个人训练，ｔＩ！．只能识别训练人的语音命令，　而他人的命令识别率较低或儿乎不能识别。　（２）非特定发音人识别ｓＩ（Ｓｐｅａｋｅｒ　Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）：是　：借语音样板由不同年龄、不同性别、不同口音的人进行训　

【128】 第40卷 第10期 

2018-10基于树莓派的智能家居语音控制系统Intelligent home voice control system based on raspberry Pi刘 华，田占生，冯宇飞 LIU Hua, TIAN Zhan-sheng, FENG Yu-fei（天津农学院 工程技术学院，天津 300384）摘 要：以Android手机、麦克风和液晶显示屏为人机交互终端，以注册于英国的慈善组织“RaspberryPi基金会”开发的树莓派为核心控制终端，基于百度语音、图灵机器人、Yeelink三大云平台，设计了一套用户通过互联网就能有效地对家中家居设备进行语音交互的嵌入式智能家居控制系统，使得人们享受更智能的家居生活体验。该系统具备手机、语音两种控制模式实现对家具设备的控制。系统采用Linux操作系统，在实时性方面表现良好，同时具有高稳定性，能稳定地与云平台进行通信。关键词：智能家居；树莓派；百度语音平台；图灵机器人；Yeelink中图分类号：TP273.5 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2018)10-0128-03

收稿日期：2018-03-09基金项目：天津市大学生创新创业训练计划项目（201710061085）作者简介：刘华（1977 -），女，天津人，高级实验师，硕士研究生，主要从事智能机器人和农机装备的设计与研发。0 引言 随着科学技术的发展，人们生活水平的不断提高，家居生活从过去的追求豪华装修发展成为追求家居的智能化[1]。智能家居的出现让人们更切身的体会到了科技技术给日常生活所带来的便捷。远程监控、环境自动控制、家电的远程控制、网络信息获取、安全防范、家庭娱乐等都是智能家居带给我们的体验。然而智能家居因成本相对较高成为其在普通消费家庭中普及的劣势。那么如何才能让普通消费家庭也享受智能化生活呢？我们本次研究的智能家居系统能有效的降低成本，同时扩展了语音交互功能，实现语音控制和信息的语音获取，从而使得智能家居更加普及。对设备的控制以ZigBee无线模块网络节点为基础，通过节点间的数据传输处理实现了家庭自动化，同时也大大降低了生产成本[2]。1 系统结构系统以Android手机、麦克风和液晶显示屏为人机交互终端，以树莓派为核心控制，基于百度语音、图灵机器人、Yeelink三大云平台作为功能实现基础，可进行语音交互的嵌入式智能家居控制。该系统具备手机、语音两种控制模式实现对家具设备的控制。树莓派clinux操作系统，在实时性方面表现良好，同时具有高稳定性，能稳定地与云平台进行通信。系统通过麦克风采集用户语音后将录音文件传给百度语义平台，程序通过检索百度语音合成的文本信息进而控制无线模块发送相应的指令给终端设备。语音互动则由图灵机器人和百度语音共同完成，yeelink负责传感器的状态显示和手机端控制。图1为基于树莓派的智能家居语音控制系统的原理框图。图1 系统结构框图2 智能控制系统硬件设计2.1 主控制器模块本系统采用树莓派3代控制板如图2所示。新一代树莓派3B型构建在最新博通2837 ARMv8 64位处理器上，与其上一代相比，速度更快，功能更强大。凭借其内置的无线和蓝牙连接，它将成为支持物联网的理想第40卷 第10期 2018-10 

基于STM32系统的智能语音控制的垃圾桶设计

苏珍康学亮马飞虎

（北方民族大学，宁夏银川750021）

摘要：随着计算机技术与电子科技的快速发展，人工智能、云计算等技术的不断进步，智能家居新型产业模式也得到了巨大的发展，至今国内智能家居市场投资达到了1396亿元，市场规模占比不断增大，未来十年内家居智能化将实现大规模应用。鉴于此，设计了一种智能语音控制垃圾桶，能根据人发出的指令做出判断，运行到指定位置，收取完垃圾之后再回到起点位置。

关键词：智能家居；STM32；嵌入式；人工智能

0引言

随着人们生活起居水平的提高、社会的发展和经济水平的

不断提升，人们对生活的要求更趋于个性化、定制化、自动化，

对生活的便捷及乐趣有了更高的要求。在平时生活中，扔垃圾

是再简单不过的一件事情，但也会给人们带来不必要的麻烦。

比如，吃东西的时候不想走动，但也不想放一个垃圾桶在身

边。为解决这样的问题，此项目设计了一款能用语音控制、自

动寻迹的垃圾桶。该设计的主控系统采用STM32单片机，能够

识别特定的语音指令，将语音信息转换为电信号给主控系统

进行处理，主控系统在处理语音信息的基础上，判断在哪个位

置有人需要，不再需要人们特意走动到垃圾桶边去扔垃圾。

1总体设计

此项目所设计的智能语音控制的垃圾桶，是采用YS-V0.7

语音识别模块来识别特定的语音指令，经STM32控制系统的

数据处理做出判断，再通过寻迹系统去到指定的位置。在寻迹

的过程中，用16位的数字陀螺仪检测记录位置，对走过的轨迹

做虚拟标记，再对虚拟标记进行数据处理，形成一个记忆系

统，使接下来的寻迹判断更加灵敏，如图1所示。

2系统硬件设计

2.1STM32F10X主控系统

STM32是ST公司设计的一款常用的增强型系列微控制

器，STM32F10X系列产品属于中低端的32位基于ARM系统的

微控制器，其内核是Cortex-M3，常用于微控制、电机驱动、嵌

入式系统开发等方面。

2.2MPU6050六轴陀螺仪

智能语音识别系统

品牌：浦喆

参数：

1.本系统稳定性：可连续稳定运行7*24小时。

2.本系统可与6通道RTSP连接，6个通道进行识别，识别结果采用实时反馈（RT）模式，单个句子语音识别实时率：0.3。

3.支持开机自启动运行；

4.支持服务健康管理，能够自动检测系统各个服务进程，如果服务进程消失则自动重启进程，如连续三次不能启动则报错，系统自动进入降级运行模式，不影响其他模式的正常工作；

5.预留负载均衡模块设计。

6.支持各功能应提供对应API供上层JAVA Web 应用调用；

7.支持无法正常启动或运行时，因提供报错信息；

8.支持各功能模块相对独立，单个模块故障不影响其他模块正常使用。单个功能模块无法正常启动或运行时，应支持降级运行。

9.离线录音数据识别：系统支持对录音文件的事后识别转写。

10.完善的数据安全保障全套系统可提供本地化、知识产权局内网云、公有云三种部署方式。从数据采集、数据传输到数据存储，有效管控服务及业务安全，提供全方位数据保障。

11.具备关键词优化能力：针对特定行业专业用词等内容可以进行优化，提高语音转写能力。

12.提供定制的专用政府单位语音识别模型，并且针对中文标准普通话语音识别转写正确率达到95%以上。

13.录播角色可自动标注，采用定制硬件加软件一体方案，彻底解决多说话人分离难题，实现笔录文本与说话人身份相绑定。此外，基于多被告、多证人场景，我们利用业界领先的语音激励技术，仍可以对审理人员、请求人、被请求人发言人等人物角色进行正确区分实现对录播过程的百分百还原。