智能开关的设计与制作Word格式文档下载.doc

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2016年6月

应用物理专业

本科毕业论文

目录

摘要 I

ABSTRACT I

1引言 1

1.1选题意义 1

1.2当今应用领域智能语音开关的发展趋势 2

1.3本设计主要研究内容 2

1.3.1开关设计要求 2

2单片机及相关器件介绍 2

2.1STC89C51单片机介绍 2

2.2主要器件介绍———LD3320 6

2.2.1功能介绍 6

2.2.2电路说明 7

3系统软件设计 9

3.1软件开发环境 9

3.2程序流程图 10

3.3软件功能代码 11

4系统硬件设计 12

4.1原理图 12

4.2硬件实物成果图 13

5系统测试与总结 14

5.1硬件电路调试 14

5.1.1硬件检查 14

5.1.2硬件功能检查 14

5.2功能实现 14

5.3综合调试 15

6参考文献 15

7致谢 15

应用物理学专业2016届本科毕业论文

摘要

语音识别是实现语音控制的关键技术，自然语音的人机交互也是当前的研究热点和难点。

本设计运用STC10L08XE单片机和CRoute公司的高性能LD3320语音识别芯片，进行了语音控制系统、主控制模块和语音识别模块的软硬件设计。

完成了基于非特定人的语音识别系统的静态测试，其对于语音命令的平均识别率可达85%，并应用该系统构成了声控开关，实现了用户声音控制家用照明电路，声音控制家用电器等。

关键词：

语音识别；

语音控制；

LD3320；

单片机；

声控开关。

ABSTRACT

Speechrecognitionisthekeytechnologytorealizethevoicecontrol,naturalspeechhuman-computerinteractionisthecurrentresearchhotspotanddifficulty.ThisdesignusingSTC10L08XEMCUandCRoutecompany'

shigh-performanceld3320chip,thevoicecontrolsystem,thesoftwareandhardwaredesignofmaincontrolmoduleandavoicerecognitionmodule.Thestatictestingofnonspecifichumanspeechrecognitionsystembasedon,thevoicecommandstotheaveragerecognitionratecanreach85%forandapplicationthesystemconstitutesasoundcontrolswitch,thevoiceoftheusercontroldomesticlightingcircuits,voicecontrolhouseholdappliancesandsoon.

Keywords:

SpeechRecognition，VoiceControl，LD3320，Microcontroller，VoiceActivatedSwitch.

1引言

1.1选题意义

近年来，物联网成为全球关注的点领域。

作为物联网中一种重要应用，智能家居的概念也逐被大家认可和接受。

智能家居涉及到的内容包括家庭安防、家电控制、开关照明控制、信息服务、日常生活服务等其中开关智能控制系统主要是通过远程或者声控的方式对庭内部的各种设备进行开关控制。

受控设备包括灯泡、冰箱、空调、电视机等家电设备，以及开关电源、继电器、温度传感器、烟雾感器、红外传感器等电子设备，这些设备都可以通过家庭络连接起来，查询它们的状态、以及接收指令。

声音识别技术的应用，如果把这个技术应用在开关上，不仅大大方便了家居生活，而且节能环保，安全实用。

为了对家庭设备的开关进行灵活控，方便使用者的随意操控，降低系统的维护成本，增强系统的实用性，智能开关控制系统有很强的适用性，该系统是一个管理和控制平台，但能够通过界面展示系统设备的当前状态信息，实现对设的备开关控制，而且还可以通过配置随意改变控制关系，不需要对家庭现有设备的内部控制程序进行改动，从而提高系统的灵活性、可维护性。

由此可见，智能的开关系统尤为重要。

在我们日常生活中，方便可行的控制成为了我们追求的目标。

比如家用电器的智能开关控制，我们只需要动动嘴就可以实现电器的启动与停止这是很多家庭希望的结果，为了方面人们的生活，智能开关系统的研究有着重要的意义、有着不可预测的潜力。

特征提取

模式识别

识别结果

模式库

语音识别

图1语音识别系统实现过程图

目前，在智能语音开关的研究中，语音——这种人类最简单、最自然、最方便和最有效的交换信息的方式，在开关上的应用还较少，显然，在开关系统上增加语音接口，用语音代替键盘输入，并进行人机对话，让电器设备能听会说，不仅十分诱人，而且具有广泛的应用前景，同时，也是电器智能化的重要标志之一。

而语音识别技术是近年来十分活跃的研究领域，语音识别系统的实用化研究是语音识别研究的一个主要方向。

本文设计了一款智能语音交互式开关系统，该开关可以实现识别语音命令，完成相应各电器设备的控制、家用电器的语音控制。

1.2当今应用领域智能语音开关的发展趋势

融合类个人电子终端发展到今天，我们已经看到PMP、手持游戏机、UMPC、PDA，以及智能手机的各显神通。

但是在另一个领域——玩具领域，智能玩具正在悄悄兴起，成为新一类的融合电子终端，代表着世界玩具业发展的趋势。

在香港的玩具出口量中传统玩具包括洋娃娃的出口数字出现负增长，其占整体出口的比重，由2005年的约七成下跌至2007年的约五成，而非传统的智能玩具的比重，则由2005年的约27%上升至2007年的48%。

说明互动性、高科技玩具已渐渐成为发展主流，电脑技术与玩具结合已成为创新的方向。

去年，高科技玩具在美国玩具市场上的销售额已达到100亿美元，增长速度远远高于传统玩具。

2007年世界智能玩具销售收入达到23.5亿美元。

In-Stat预计到2012年这个数字将增长到90亿美元。

智能玩具市场相比其他融合终端绝对是新兴市场，因为智能玩具是基于现成的主流融合终端上的技术而产生的创新，相对成本较低，不仅可以给投资者提供较好的投资回报，而且还有很好的市场反应。

同时，中国内地玩具人均消费与欧美国家差距巨大，存在着很大的智能玩具市场空间。

1.3本设计主要研究内容

智能语音开关是现代智能家居发展的一个必然趋势，其市场上的主要功能可以分为语音对话、语音控制。

即是由人与开关系统进行对话模式，在有限的范围能，语音开关能自动进行识别或者控制，根据芯片的语言编写不同，识别和控制的范围也不同。

1.3.1开关设计要求

（1）简单语音对话交流

（2）语音控制用电器

①控制家庭照明电路；

②控制家用电器；

③控制电机转动。

2单片机及相关器件介绍

2.1STC89C51单片机介绍

STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。

另外STC89X51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

主要功能特性

兼容MCS51指令系统

4K可反复擦写FlashROM

32个双向I/O口

256x8bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断

时钟频率0-24MHz

2个串行中断

可编程UART串行通道

2个外部中断源

共6个中断源

2个读写中断口线

3级加密位

低功耗空闲和掉电模式

软件设置睡眠和唤醒功能

表一STC89C51主要功能

STC89C52引脚介绍

①主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin20）：

接地线

②外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin20）：

片内振荡电路的输出端

③控制引脚（4根）

RST/VPP（Pin9）：

复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG（Pin30）：

地址锁存允许信号

PSEN（Pin29）：

外部存储器读选通信号

EA/VPP（Pin31）：

程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④可编程输入/输出引脚（32根）

STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

P0口（Pin39～Pin32）：

8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7

P1口（Pin1～Pin8）：

8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7

P2口（Pin21～Pin28）：

8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7

P3口（Pin10～Pin17）：

8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7

作频率35Mhz，6T/12T可选。

图二STC89C51DIP封装图

最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。

电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。

时钟电路

复位电路

STC89C51单片机

I/O口

STC89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。

用STC89C52单片机构成最小应用系统时，只要将