基于51单片机的智能语音识别家居控制系统

黄冬林 付兴 江宪长

摘 要：随着语音识别技术的成熟发展，嵌入式功能的日渐强大，嵌入式语音控制系统的需求和应用也越来越广泛。基于LD3320的非特定人识别控制系统，硬件模块选型合理，程序功能设计完善，系统识别率高，稳定性好，方便集成，较理想地实现了非特定人通过语音指令控制家电系统开关的功能，在工业自动控制、医疗系统以及智能家居等很多领域具有广阔的市场前景。

关键词：单片机；语音识别；智能家居

1.设计的背景及意义

伴随中国城镇化的加速，以及住宅产业的快速發展，小区智能化系统在中国已经得到广泛应用，随着社会经济水平的发展，现在人们的生活追求个性化、自动化，追求充满乐趣的生活方式，生活家居要求一种人性化、智能化，电力自动化与计算机技术的应用，给人们的家居生活带来了全新的感受，目前最为流行实用的功能子系统就包含智能家居系统，利用语音识别技术控制家电电器开关，还能起到改善环境、提高工作效率的显著效果。整个系统的硬件电路主要包括核心主控制和语音识别两个部分主控制部分为STC公司STC12LE5A60S2单片机，语音识别部分为LD3320语音识别芯片系统。

2.系统方案

2.1系统的设计要求

利用LD3320语音芯片，设计麦克风偏置、单片机控制器、模拟电源辅助等接口电路，编写驱动程序，设计的“语音识别模块”，实现了“家电控制命令”的识别，识别率高，不必人工训练，都可轻松使用。

2.2无线信息传输的选择

利用HC-05蓝牙发射/接收模块完成“操作指令”的发送和接收。为了实现对家电电器的控制，我们采用LED灯和继电器模拟实物电灯或者家电，通过语音识别去控制家电的开关，为降低其他音源影响，提高识别率，本系统采用两级指令完成对系统的控制。

2.3非特定人语音识别模块设计

LD3320内部集成了快速稳定的优化算法，因此不需外接Flash和RAM等存储设备，同时LD3320也不需要用户事先训练和录音来完成非特定人的语音识别， 因此LD3320的语音识别率比较稳定，准确率也比较高。

2.4语音芯片NY3P035

此语音芯片是针对市场推出的一款具有PWM输出的OTP语音标准芯片。共有三个IO口，外围最低仅需要一个104电容就可以稳定地工作，产品方案成本极低。此语音芯片内置电阻，没有外围元件，外围电路只需要一个104电容。管脚图如图所示：

该芯片的工作电压：2.2—5.5V，使用范围宽。输出方式为PWM输出，可以通过单片机最少2个IO口控制多达32段声音任意调用和组合的语音标准芯片。

3.主电路的设计

基于51单片机的智能语音识别家居控制系统以STC89C51作为主控芯片。在设置时，分为三档，输出不同的PWM占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的调节。在自动控制时，通过ADC0809模拟-数字转换芯片不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM的占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的自动调节。总体框图如下图。

此论文由西北民族大学电气工程学院“双E”项目资助，项目编号为：20171812。