基于LIN总线的语音控制智能家居系统设计

基于LIN总线的语音控制智能家居系统设计

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

在人们生活中,语音识别技术已经大力应用于智能家居的体系之中。尤其是计算机科学与技术、数字通信技术、信息采集技术的高速发展与提升，帮助人们实现了现代化的生活，更适宜的居住环境、更安全的居住设施。人们生活的各方各面已经慢慢地被这些技术所影响，人们的生活习性也因此改变，人们的生活品质也渐渐提高。正是在这样的大环境下，语音化家居由此而诞生。语音控制家居的渐渐发展给人们的家庭生活带来了简便的感觉，家居语音化渐渐成为一种新的风向。

语音家居控制系统的提议发起于上世纪80年代末。之后，英国、法国等国家的家居语音化进入了快速发展阶段。在国内，语音控制家居这一系统起步较慢，大概在90年代末语音家居控制系统进入海内，但其扩展的势头非常猛，国内各地已经建立了部分具备特定智能化效果的小区家居和家居语音化房屋。

家居智能化是经由一统的总线网络和平台控制将家用的机器设施、照明设施、安保设施、供源设施等连接成一整块的。当下智能家居的发展势头是从控制集中化演变为控制分布化。和控制集中化比较，控制分布化不但能使布线简便，并且能提升体系的稳靠和固定，当某一个位置出现差错时，只需在网络中将该部分删去，而其它部分无需改动。因此，在网络中添加新的部分也十分便捷，因为不需改动系统的软硬件。

部分对技术发展趋势与市场风向有想法的研究组织和综合能力强的公司，也已经预料到这个项目的无限潜力，认识到这是一个千载难逢的机会，开始为研发和开展相关体系和项目进行前期的计划和准备，正式涉足语音控制家居系统这个崭新的区域。

1.2国内外研究现状

一提到语音识别，就不能不提Nuance这家公司，这家公司曾经霸占语音识别领域，世界上绝大多数国家的语音识别技术都用过Nuance的语音识别技术，它的语音识别可以支持50多种语言，在全世界拥有20多亿的客户。

苹果的Siri刚发布的时候语音识别的体验还很差，用户也是各种吐槽。不过之后苹果收购了语音识别公司Novauris Technologies和VocallQ公司，由此Siri成为用户比较好用的语音识别作品。另外，譬如谷歌、亚马孙、Facebook、微软等公司都斥巨资在语音识别方面。

国内方面，科大讯飞是全国最有分量的语音识别技术公司，在国内占有大部分市场份额。另外百度聘用大师吴恩达，正式成立了语音团队。由于百度拥有雄厚的资金和强大的影响力，百度也收获了不小的市场份额。其他公司也在搭建自己的语音识别引擎，用于自家的产品中。

现在语音识别技术正维持着一个微妙的平衡。现在国内外的引擎识别率差不多处于一个水平线附近，语音识别技术的发展遇到了瓶颈。不过在汉语语音识别技术方面我国有自己的长处，并处于全球领先地位。未来应该有更多的公司参加进来，语音识别技术还有许多很多难点要攻克，如何实现良好的人机交互是所有公司需要考虑的问题。

1.3技术特点

特点之一:语音命令控制

采用语音命令控制智能家具，摆脱传统的遥控器控制，使系统更具智能化。而且语音系统还预设了应答命令，及时反馈目前命令的执行情况，人机交互友好。通过预先对系统的训练，各个房间中的各种电器的语音操作命令通过凌阳单片机的采样，经过系统识别得到控制命令，实现对电器的控制。

特点之二:LIN总线系统的扩展性良好，且不互相干扰

本次设计不仅仅是语音控制，而且还包括LIN总线的软件硬件设计。根据LIN总线和本次设计的特点只要将主机发送的控制命令稍作修改增加，该总线就可以在不改变主机硬件的情况下增加相应节点从机（小于12个），从而控制更多其他传输速率要求不高的设备，例如可以加入控制洗衣机工作模式的从节点。这体现了该系统的易扩展性。

特点之三:较低成本

本次设计选用89S51单片机作为与LIN接口的MCU，语音识别控制使用凌阳单片机，在实现功能的前提下降低了成本。

1.4课题研究的内容

设计一种基于LIN总线的语音控制智能家居系统，该系统采取分布式控制方式，即一个中央处理器，多个从机组成控制网络。在本系统中，我们采用凌阳SPCE061A作为中央处理器，51单片机作为从机。由凌阳SPCE061A对语音命令进行识别，识别结果通过LIN总线传给特定的从机，再由从机执行对家电操作。语音识别部分采用特定人识别和命令分层技术，系统对家庭的各个成员语音命令进行采样，存储，从而实现家庭各个成员的语音识别。

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3技术特点

1.4课题研究的内容

第二章系统的总体设计

第三章系统的硬件设计

3.1凌阳SPCE061A单片机硬件设计

3.1.1凌阳SPCE061A单片机最小系统

3.1.2凌阳单片机语音采集模块

3.2 SPR4096外扩Flash模块

第四章系统的电路设计