家用电器语音控制系统设计毕业论文.docx
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家用电器语音控制系统设计毕业论文
本科生毕业论文(设计)
题目:
家用电器语音控制系统设计
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学号:
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专业班级:
通信12102班
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完成时间:
2016年4月30日
摘 要
近年来,随着技术发展和生活水平的提高,人们对家居环境提出了更高要求,智能家居系统的概念开始走向大众,虽然目前发展缓慢,但是家居智能化肯定是今后长时间内一个智能控制领域最热门的话题。
语音是人类最自然的交互方式,利用语音识别与控制技术实现对家用电器的控制是智能家居的重要内容。
云技术的兴起成为语音识别最重要的应用环境。
由于智能家居低功耗、低成本、易操作、易安装的实际需求,经过大量的对比研究和实际参数分析,文章采用了一种基于单片机的电话遥控装置。
利用该装置,用户可以通过任意一部双音多频电话(包括固定电话和移动电话)遥控家中的电器,构建一个智能家居系统,实现对家用电器的语音控制。
本文设计了一种基于AT89C51的家用电器电话远程控制系统,基本原理为AT89C51对振铃次数进行计数,当达到设定的振铃次数后AT89C51控制电话自动摘机,并控制语音提示电路发出提示音,要求输入系统启动密码,然后对密码进行校验,当密码输入正确后,语音提示电路提示输入家用电器控制码,所拨号码经DTMF解码电路解码后,送往AT89C51进行译码,从而控制家用电器[1]。
关键词:
云技术;单片机;智能家居;语音控制
Abstract
Inrecentyears,withtheimprovementoftechnologydevelopmentandstandardofliving,peopleonthehomeenvironmentproposedhigherrequirements,theconceptofsmarthomesystembegantothepublic,althoughthedevelopmentisslow,butsmarthomeiscertainlyinthefutureforalongtimeaintelligentcontrolfieldofthehottopic.Speechisthemostnaturalwayofinteraction,theuseofspeechrecognitionandcontroltechnologytorealizethecontrolofhouseholdappliancesisanimportantpartoftheintelligentHomeFurnishing.Theriseofcloudtechnologyhasbecomethemostimportantapplicationsofspeechrecognition.
Becauseofthelowpowerconsumption,lowcost,easyoperationandeasyinstallationofthesmarthome,alotofcomparativestudyandactualparameteranalysisareusedinthispaper.Byusingthedevice,theusercanremotelycontrolthehomeappliancesbyanytwotonemultifrequencytelephone(includingafixedtelephoneandamobiletelephone),andasmarthomesystemisbuilttorealizethevoicecontrolofthehouseholdelectricappliance.
ThispaperdesignedaappliancestelephoneremotecontrolsystembasedonAT89C51,basicprincipleofAT89C51onthenumberofringswerecounted,whenreachingthesetnumberofringsAT89C51controlautomatictelephoneoffhook,andcontrolsthevoicepromptcircuitbeep,requiresthattheinputsystemstartuppassword,andthencheckthepassword,whentoenterthecorrectpassword,thevoicepromptcircuitpromptedtoenterthehomeappliancescontrolcodedialednumberbytheDTMFdecodingcircuitdecodingandsenttoAT89C51decoding,soastocontrolhouseholdappliances[1].
Keywords:
cloudcomputing;SingleChipMicrocomputer;smarthome;speechcontrol
第1章绪论
1.1语音识别的概述
语音技术在计算机领域中的关键技术是语音识别技术和语音合成技术,其中语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一[2]。
语音识别技术(ASR:
AutomaticSpeechRecongnition),是指将人说话的语音信号转换为可被计算机程序所识别的文字信息,从而识别说话人的语音指令以及文字内容的技术。
语音识别的目的就是让计算机能“听懂”人话。
未来10年内,语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。
语音识别技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。
1.2国内外语音识别技术比较
1.2.1国外语音识别技术的发展
1952年贝尔研究所Davis等人研究成功了世界上第一个能识别9个英文数字发音的实验系统。
1960年英国的Denes等人研究成功了第一个计算机语音识别系统。
大规模的语音识别研究是在进入了70年代以后,在小词汇量、孤立词的识别方面取得了实质性的进展。
进入80年代以后,研究的重点逐渐转向大词汇量、非特定人连续语音识别[3]。
在研究思路上也发生了重大变化,即由传统的基于标准模板匹配的技术思路开始转向基于统计模型(HMM)的技术思路。
此外,再次提出了将神经网络技术引入语音识别问题的技术思路。
进入90年代以后,在语音识别的系统框架方面并没有什么重大突破。
但是,在语音识别技术的应用及产品化方面出现了很大的进展。
DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)是在70年代由美国国防部远景研究计划局资助的一项10年计划,其旨在支持语言理解系统的研究开发工作。
到了80年代,美国国防部远景研究计划局又资助了一项为期10年的DARPA战略计划,其中包括噪声下的语音识别和会话(口语)识别系统,识别任务设定为“(1000单词)连续语音数据库管理”。
到了90年代,这一DARPA计划仍在持续进行中。
其研究重点已转向识别装置中的自然语言处理部分,识别任务设定为“航空旅行信息检索”[4]。
日本也在1981年的第五代计算机计划中提出了有关语音识别输入—输出自然语言的宏伟目标,虽然没能实现预期目标,但是有关语音识别技术的研究有了大幅度的加强和进展。
1987年起,日本又拟出新的国家项目——高级人机口语接口和自动电话翻译系统[5]。
1.2.2国内语音识别技术的发展
中国的语音识别研究起始于1958年,由中国科学院声学所利用电子管电路识别10个元音。
直至1973年才由中国科学院声学所开始计算机语音识别[6]。
由于当时条件的限制,中国的语音识别研究工作一直处于缓慢发展的阶段。
进入80年代以后,随着计算机应用技术在中国逐渐普及和应用以及数字信号技术的进一步发展,国内许多单位具备了研究语音技术的基本条件。
与此同时,国际上语音识别技术在经过了多年的沉寂之后重又成为研究的热点,发展迅速。
就在这种形式下,国内许多单位纷纷投入到这项研究工作中去。
1986年3月中国高科技发展计划(863计划)启动,语音识别作为智能计算机系统研究的一个重要组成部分而被专门列为研究课题[7]。
在863计划的支持下,中国开始了有组织的语音识别技术的研究,并决定了每隔两年召开一次语音识别的专题会议。
从此中国的语音识别技术进入了一个前所未有的发展阶段。
1.3课题设计背景
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。
随着现代科学和计算机技术的发展,人们在与机器的信息交流中,需要一种更加方便、自然的方式。
而人的直观感觉可以给人最直接的印象,获取信息速度也就最快。
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[8]。
而且,语言是人类最重要的、最有效的、最常用的和最方便的通信形式。
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。
控制论创始人维纳在1950年就曾指出:
“通常,我们把语言仅仅看作人与人之间的通信手段,但是,要使人向机器,机器向人以及机器向机器讲话,那也是完全办得到的”[9]。
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。
1.4研究内容与特色
本文的研究对象是基于单片机的家用电器语音控制系统,本课题主要通过设计了一种家用电器电话远程控制系统,对家居设备如电灯等开关电器、电视机等遥控设备实现远程的语音控制。
1.5本文主要内容
本课题主要通过选择性能优良的语音识别方法,设计一种家用电器电话远程控制系统,对家居设备如电灯等开关电器,电视机等遥控设备实现语音控制。
第一章绪论主要是介绍课题的背景及意义,并且对国内外语音识别技术的发展进行了概括。
第二章主要是介绍语音识别及控制的关键技术:
语音识别技术,嵌入式操作系统,家庭总线技术及Delphi编程。
第三章是研究智能家居的实现方案和具体方法。
确定控制方案,完成了系统设计。
第四章是对各个硬件电路进行设计,并介绍了核心芯片。
第五章主要是对软件部分的设计。
第2章语音识别及控制的关键技术
2.1语音识别技术
当今,能实现语音识别的方法主要有两大类,一类是语音芯片硬件实现,另一类通过声卡采集软件实现,目前主
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