智能语音控制系统

1、远程智能家居控制系统（说明书）作品说明书题目：智能语音控制系统目录1. 开发背景12. 原理23. 设计方案24. 硬件电路设计35. 软件程序设计56. 理论分析与算法5-8-1. 开发背景20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，家居系统电子 化（HE,Homen Electronics），智能化越来越多。然而当今人们对日常设备的智能 化控制要求越来越高，从原来的复杂化到简单话，在由简单化到傻瓜化，但是 现在人们还是不满足，他们还想要更简单的更方便的更智能的方法来控制自己 拥有的设备，这就是语音控制系统为什么会在现代社会如此流行，如此受到大 家的欢迎，让语音控制系统成为当今最

2、前沿的民用控制技术。2. 原理本系统采用r8c瑞萨单片机采集语音信号，再把语音信号通过通信传到电脑 上去，通过电脑的高述的 CPU对你说的话就是语音进行分析与计算，最终达到 对语音识别的目的，当上位机识别到你说发出的语音后把信号通过通信传回单 片机，通过单片机在来控制所有你想控制的设备，如电视、空调、冰箱、电饭 锅、洗衣机等家用电器的工作。本系统运用了很多前沿性的技术，通信，单片 机控制，对语音的分析，是本系统的三大主要内容，特别是对语音的分析才是 本系统的灵魂。3. 设计方案单片机经过一个音频接收电路把音频（声音）信号采集进单片机机系统中，在通过选用TL064CN语音芯片把音频信号转换成对应

3、的电压值，再通过瑞萨单片机（16位）的AD采样把电压采集进来，同时为了提高采样频率，就采用直接把未处理的数据通过RS232接口上传到上位机软件中；在上位机程序中通过一定的算法处理采集到的数据流，然后把这些数据对应的“写”到窗体显示程序中（既分析仪界面），以实现音频信号的采集工作进行分析。最后得出结果，再由上位机传送控制信号回单片机，让单片机进行控制4. 硬件电路设计硬件电路由R8C瑞莎单片机最小系统和 RS232串口通讯，语音接收电路以 及电源和设备控制电路组成。其中瑞萨单片机最小系统版电路包括电器设备指示灯等。图2单片机最小系统原理图因为电脑用以RS232通讯的高电平-12V，低电平+12V

4、，所以采用MAX232 芯片进行电压转换。MAX232采用+5V供电，其电路原理图如下图3所示。图3串口通讯原理图瑞萨单片机采用5V电源供电，其原理图如下图 4所示，220V交流电经过 变压器之后，输出9V交流电压，再经过四个1N4007全波整流后，经过电容滤 波后进入三端集成稳压管LM780输出直流5V电压。其中Ci为滤波电容，C2的 作用是防止旁路高频干扰信号，C3的作用是改善负载瞬态响应。图4单片机电源原理图为实现控制额定电压220V家用电器，采用小继电器实施隔离控制。继电器采用三极管S9014驱动，其控制线号由单片机供给。其电路如下图 5所示。i/oR?vCc图5.继电器控制电路为了实

5、现对语音信号的接收，我们还需要把语音信号转换为电信号的设备，其电路如下图6所示。5. 软件程序设计图3:下位机软件流程图6. 理论分析与算法本系统最主要的工作就在于对语音的分析，这是本系统的难点，也是本系统的重点所在在对语音的采集与计算中也提到了很多算法，也是其中的精髓所在.首先对语音幸好数据进行加窗处理，由于发音器官的惯性运动，可以认为在一小段时间里（一般为10ms30ms）语音信号近似不变，即语音信号具有短时平稳性。这样，可以 把语音信号分为一些短段（称为分析帧）来进行处理。语音信号的分帧实现方法：采用可移动的有限长度窗口进行加权的方法来实现的。一般每秒的帧数约为33100帧。分帧一般采用

6、交叠分段的方法，这是为了使帧与帧之间平滑过渡，保持其连续性。前一帧和后一帧的交叠部分称为帧移，帧移与帧长的比值一般取为01/2。图3.3给出了帧移与帧长示意图加窗常用的两种方法：矩形窗，窗函数如下:一悼仁 4 j:忖化:Jj汉明（Hamming）窗，窗函数如下0n其它加窗方法示意图：0.54 0.46cos 2 n/ N 1，0 n Nw(n)0其它窗长的选择一般选取100200。原因如下：当窗较宽时，平滑作用大，能量变化不大，故反映不出能量的变化。远程智能家居控制系统(说明书)当窗较窄时，没有平滑作用，反映了能量的快变细节，而看不出包络的变化。语音信号的分帧处理，实际上就是对各帧进行某种变换或运算。设这种变换或运算用T表示，x(n)为输入语音信号，w(n)为窗序列，h(n)是与w(n)有关的滤波器，则各帧经处理 后的输出可以表示为：Q nT x ( m ) h (n m )i 短时平均能量定义 定义n时刻某语音信号的短时平均能量En为：nx(m)w(n m)mm)x(m)w(nm n (N 1)当窗函数为矩形窗时，有nE nX( m )m n ( N1)若令2h ( n ) w ( n )则短时平均能量可以写成：x2 2En2(m)h(n m) x (n)* h(n)mIP