智能语音控制台灯的设计毕业设计说明书

毕业设计说明书题目：智能语音控制台灯的设计产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：学号：学院：电子信息工程学院专业：物联网应用技术班级：学校指导教师：企业指导教师：2016年4月25日摘要近年来，我国青少年近视发病率节节上升，发病人数居全球首位，达到历史空前水平。近视正严重危害青少年的健康成长，同时影响我国高素质人才职业的筛选，缩小特殊职业人员的选取范围，更是对实现我国二十一世纪健康目标的严重挑战。现在的青少年之所以出现这么严重的近视问题，原因在于平生生活学习中不注意坐姿，离光源太近，久而久之就出现了视力下降的情况。我们设计的这种灯，它可以根据使用者需要的亮度进行调节，你如果觉得灯光太亮，你只要告诉它暗一点，它便会暗一点，如果觉得太暗了，你便可对它说亮一点，它便会智能调节灯光的亮度。保护好视力防止近视的发生，这些功能都是台灯根据语音识别来判断你所需的灯光亮度，更是起到省电的作用。关键词：语音识别;Arduino;LED灯AbstractInrecentyears,theincidenceofmyopiainourcountryhasbeenrising,thenumberoftheincidenceoftheworld'sfirstplace,toachievetheunprecedentedlevelofhistory.Myopiaisaseriousharmtothehealthygrowthofyoungpeople,atthesametimeaffecttheselectionofprofessionalpersonnelinourcountry,narrowthescopeofthespecialprofessionalpersonnel,butalsotoachievetheseriouschallengetothehealthofourcountryintwenty-firstCentury.Nowthereasonfortheemergenceofsuchaseriousproblemofmyopia,thereasonliesinthestudyoflifeinlife,notpayattentiontositting,tooclosetothelightsource,overtime,therehasbeenadeclineinvision.Wedesignthiskindoflight,itcanbeadjustedaccordingtothebrightnessoftheuser'sneed,ifyoufeelthatthelightistoobright,youjusttellitalittlebit,itwillbedark,ifyoufeeltoodark,youcansaythatitisbright,itwillbesmartadjustthebrightnessoflight.Protecteyesighttopreventtheoccurrenceofmyopia,thesefunctionsarebasedonthetablelamptodeterminethelightintensityofyourneed,butalsotoplayaroleinpower.Keywords:speechrecognition;Arduino;LEDdesklamp目录1.绪论 11.1选题目的 11.2学术成果回顾 12.产品功能分析 12.1自定语音控制台灯的开关及光照强度功能 13.产品设计 23.1系统框架 23.2功能模块选型 23.2.1中文语音识别模块简介 23.2.2核心板选型 33.3设计方案 53.3.1设计思路 53.3.2外观设计 63.3.3材料清单 74.结论 7参考文献 8致谢 8附录程序代码 8绪论1.1选题目的这种语音台灯的主要目的是智能语音控制调节灯、防止青少年近视。很多青少年在做作业或者看书的时候，喜欢趴着看或者凑近看，不注意坐姿，离光源太近。这种坏习惯的养成，和台灯的光照强度有一定的关系。所以，语音控制开关灯，一方面可通过特定的语音来轻松的控制台灯的开关和光照强度，一定程度上帮助预防青少年近视；另一方面，智能语音控制开关灯能避免摸黑开灯，防止跌倒，同时更有利于节能和环保。1.2学术成果回顾经调研发现，如今市场上已有智能节能灯的产品有很多，比如最常见的楼道上装有声控灯，晚上有人上楼轻轻的响声就能触发开灯，基于这个设计，我们想到了设计一种在室内用的声控台灯，但是楼道声控灯的原理显然不适用于台灯。基于这个楼道声控灯的设计原理，本人想到一种能通过识别特定词汇来开关灯的智能台灯，通过识别特定词汇来开关灯，更轻松智能同时也更加节能和环保。产品功能分析这次设计的智能台灯主要采用了语音识别模块、Arduino扩展板、电源模块和LED模块。语音识别模块通过识别特定的语音，输出信号给Arduino板内部芯片接收，继而输出信号来控制灯泡的开关及光照强度。2.1自定语音控制台灯的亮灭及光照强度功能语音识别功能主要采用语音识别模块，当有电源提供电时，如果开关闭合，语音识别功能开启。当有人对着台灯说“开灯”时，台灯就会亮起来，此处我们编写的程序是“kaideng”,当语音识别模块接收到“关灯”、“亮一点”、“暗一点”时，台灯会相应的关灯及产生亮度的变化。产品设计3.1系统框架3.2功能模块选型3.2.1中文语音识别模块简介VoiceRecognition语音识别模块是一款只需要在主控MCU的程序中设定好要识别的关键词语列表，并动态地把这些关键词语以字符的形式传送到芯片内部，就可以对用户说出的关键词语进行识别，不需要用户事先训练和录音的非特定人语音识别模块。该模块可以设置50项候选识别句，每个识别句可以是单字，词组或短句，长度为不超过10个汉字或者79个字母的拼音串，可由一个系统支持多种场景。VoiceRecognition语音识别模块采用叠层设计，可以直接插接到Arduino控制器上，用户使用Arduino便可以快速设计产品原型，例如电磁炉/微波炉/洗衣机/智能家电操作，导航仪，MP3/MP4，数码像框，机顶盒/彩电遥控器，智能玩具/对话玩具，PMP/游戏机，自动售货机，地铁自动售票机，导游机，楼宇电视的广告点播，照明系统的声控等等。与我们开发的MP3语音模块配合即可制作出完美的人机对话互动作品，例如语音控制人形机器人做各种动作或控制小车方向都不在话下。①技术规格：工作电源DC5V，兼容Arduino和ArduinoMEGA控制器，具有板载MIC（麦克风），支持单声道输入，具有DFRuinoPlayer模块UART/I2C接口，具有DFRuinoPlayer模块UART/I2C接口切换开关（MEGA只能使用UART接口），占用端口：数字口2,4,9,11,12,13，仅适用于对中文识别，尺寸：长54mm×宽47mm。②原理图（如图3.2）：图3.2图核心板选型1)方案一选用Arduino

MEGA2560

R3ArduinoMega是一块以ATmega2560为核心的微控制器开发板，本身具有54组数字I/Oinput/output端（其中14组可做PWM输出），16组模拟比输入端，4组UART（hardwareserialports），使用16MHzcrystaloscillator。由于具有bootloader，因此能夠通过USB直接下载程序而不需经过其他外部烧写器。供电部份可选择由USB直接提供电源，或者使用AC-to-DCadapter及电池作为外部供电。由于开放原代码，以及使用Java概念（跨平台）的C语言开发环境，让Arduino的周边模块以及应用迅速的成长。而吸引Artist使用Arduino的主要原因是可以快速使用Arduino语言与Flash或Processing…等软件通讯，作出多媒体互動作品。Arduino开发IDE介面基于开放原代码原则，可以让您免费下载使用于专题制作、学校教学、电机控制、互动作品等等。电源设计：ArduinoMega的供电系统有两种选择，USB直接供电或外部供电。电源供应的选择將会自动切换。外部供电可选择AC-to-DCadapter或者电池，此控制板的极限电压范围为6V~12V，但倘若提供的电压小于6V，I/O口有可能无法提供到5V的电压，因此会出现不稳定；倘若提供的电压大于12V，稳压裝置则会有可能发生过热保护，更有可能损坏ArduinoMEGA。因此建议的操作供电为6.5~12V，推荐电源为7.5V或9V。

图3.3图3.32)方案二选用STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52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。(其原理图及封装图如下)。图3.5图3.4图3.5图3.4经比较，发现方案一中的Arduino板不仅I/O口多，而且还能接外部电源，多功能应用不仅使得电路简单，其前景也非常可观，更是与中文语音识别模块VoiceRecognition兼容，正符合我们此次设计的要求，所以我们这个设计选用方案一，且语音识别即可直接选用中文语音识别模块VoiceRecognition（如图3.6所示）。图3.6图3.63.3设计方案3.3.1设计思路由于普遍可见的手动式开关台灯已经赶不上社会发展的潮流了，并且对青少年来说也不是心仪的产品，一个可以声控的台灯自然而然就吸引人得目光。此次设计，我们根据传统的台灯进行改造，运用类似走廊声控灯的原理，通过特定的语音来控制台灯的亮灭及亮度。先整体规划确定此次作品设计的功能，然后再按照功能的具体要求，进行各个模块的设计并逐个进行调试，等整个设计的调试全部成功后再将其合到一起，进行整个设计的调试，最终成为一个完整的作品。以下是整个思路的流程图。图3.7图3.7电路连接图：图外观设计现今社会讲究的就是废物利用及环保，在平时生活中就有许多可以回收利用的东西而被浪费，因此我们这次设计的外部装饰来源于生活。此次设计灯罩采用平时喝水喝粥的小纸杯，灯柱及底柱采用纸盒，整体用贴纸美化。图3.9图3.9图3.10图材料清单表1材料清单表材料型号数量金额ARDUINO板ArduinoMEGA2560R31¥35语音识别模块中文语音识别模块1¥190LED灯/12¥1电池3.7V/40000mA2¥5.8电池盒5号/13682¥4.9按键/2¥0.14.结论此次设计是通过ArduinoMEGA2560R3板结合中文语音识别模块的系统，经过测试可以实现台灯的开关及光照强度，在设计的过程中，其模块原理力求简单，充分发挥软件的优势和编程灵活性。本次毕业设计作品对于我来说意义非凡，代表着本人在校学习的成果。本次毕业设计的作品，从一开始的选题到后来的资料查找、理论学习、疑问解决，到最后的调试和测试，将所学过的理论知识和实践结合起来，动手能力得到了进一步的加强。这次毕业设计，是我学习专业知识和技能的好机会，我在这个过程中收获了许多。在程序、安装和调试软件、硬件过程中会遇到各种各样的问题，这要求时刻保存冷静，积极努力地去思考和联系书本理论知识，碰到一些疑难疑问解决不了的虚心请教老师同学。最后在老师同学的帮助下，圆满的解决了这些问题，实现了整个作品设计与最后调试，很好的完成了本次设计任务。参考文献[1]《ARDUINO程序设计基础（第二版）》等[2]王娟，胡来林.中小学Arduino机器人特性及其实例开发[J].中国教育信息化.2013(01)[3]施晓红；浅析灯具的电源连接器的技术创新[J].照明工程学报，2008.03[4]申建国，王暖臣.语音识别程序的开发与应用[J].计算机应用研究.2000（12）[5]何璠，孙甲松，王作英.连续语音识别系统中的Onepass搜索方法[J].计算机应用.2004(07)致谢经过差不多一个月的忙碌和工作，本次毕业设计圆满完成，作为一个应届毕业生，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有老师的督导指导，以及一起学习的同学的支持，想要完成这次设计难度是挺大的。在这里首先要感谢我的指导老师刘凯老师。刘凯老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，专配草图等整个过程中都给予了我悉心的教导。在设计过程中，程序编写错误，刘老师都会细心的纠正并且告诉我其中的缘由。除了刘老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神更是我学习的榜样，并将影响我今后的学习和工作。其次我还都要感谢和我一起做毕业的易笑同学，虽然我们做的是不同的功能，但是她在此次设计中给我提供了许多有用的资料，勤奋工作，自始自终和我并肩作战。如果没有她的努力，此次设计的完成也将不会这么完美。最后，我向电子信息工程学院的全体老师们再次表示衷心额感谢：谢谢你们，谢谢你们三年来对我的悉心栽培附录程序代码#include<Voice.h>#defineSUM4uint8nAsrStatus=0;charsRecog[SUM][80]={"kaideng","guandeng","liangyidian","anyidian"};intled=8;intval=0;intkey=30;intnewkey;voidfinally(unsignedcharn){switch(n) { case0: Serial.println("kaideng");Serial.println("");val=255; break; case1: Serial.println("guandeng");val=0; break; case2: Serial.println("liangyidian");val=val+50;if(val>255)val=255; break; case3: Serial.println("anyidian");val=val-50;if(val<0)val=0; break; default: Serial.println("error");Serial.println(""); break; }analogWrite(led,val);}voidExtInt0Handler(){Voice.ProcessInt0(); }voidsetup(){Serial.begin(9600);Voice.Initialise(MIC,VoiceRecognitionV1);attachInterrupt(0,ExtInt0Handler,LOW);pinMode(led,OUTPUT);pinMode(key,INP