基于ZigBee和语音识别的智能家居控制系统
2018-04-08邵群英陈禄洪
邵群英 陈禄洪
摘要：此课题主要利用ZigBee、arm与语音识别技术，通过ZigBee局域网无线通信、语音识别、手持控制终端实现对家电的近距离控制与管理；ARM cortexA53开发板作为服务器端，手持控制终端用WiFi连接作为客户端，通过tcp网络编程实现局域网的远程控制。并且在实现系统功能的同时， 将低成本、低功耗与人性化人机界面有机结合起来， 给家居生活提供更加安全、舒适和便利的生活环境[1]。
关键词：智能家居；ZigBee技术；语音识别
一、研究目的
ZigBee技术是短距离、低功耗、高通信效率的无线通信技术，它与语音识别技术的相结合，实现了成本低、功耗低、更具人性化的智能家居系统。为了释放人们的双手，让居家更人性化、形式化、智能化，本设计对此提出了基于ZigBee和语音识别的智能家居控制系统的设计。
二、所用硬件及技术
根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。对于ZigBee技术，此课题应用的是CC253X 片上系统解决方案。
科大讯飞的语音识别是判断用户所说的内容是否与预定义的语法相符合，主要用于识别用户是否下达某项指令，使用语法识别前，需要先定义语法。
ARM主板采用三星最新的64位八核Cortex-A53 架构的 S5P6818 芯片设计。此主板开发平台支持三大操作系统包括：ARM 微处理器系统驱动的实验、嵌入式实时操作系统 Linux 开发、嵌入式 Android 系统开发、嵌入式 Android 应用开发、嵌入式系统项目实战开发等内容。而此课题使用的是嵌入式Linux操作系统来进行实验。
三、系统设计
此课题的整体设计如图1所示的基于ZigBee和语音识别智能家居控制系统示意图。
（一）设计思路：
1、室内控制：可用手机发信号给路由器，路由器再把信号发给主板到ZigBee终端节点，ZigBee终端节点控制对应的 IO口（LED灯代替我们的灯和风扇），亦可利用科大讯飞的语音识别技术，通过特定人说话来直接控制主板，主板再发送命令给到ZigBee终端节点来控制灯和风扇。
2、远程控制：可通过手机控制界面进行查看家中电器状况和根据需求进行远程家电控制。手机与ARM主板组成局域网，ARM主板作为服务端，手机作为客户端，通过WiFi连接，tcp协议实现通信。
（二）使用ZigBee协议栈
1、组网：调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入。
2、发送：发送节点调用协议栈的无线数据发送函数，实现无线数据发送。
3、接收：接收节点调用协议栈的无线数据接收函数，实现无线数据接收。
（三）语音识别技术
1.设计用户命令词.abnf文件：
#ABNF 1.0 GB2312；
language zh-CN；
mode voice；
root $main；
$main = $phone_number；
$phone_number = $digit<1-16>；
$digit = 一| 二| 三| 四| 五| 六| 七| 八| 九| 零；
2.语音唤醒：
（1）设置和录制唤醒词；
（2）在没有唤醒前，进程处于休眠状态，等到接收到唤醒词时，进程进入运行态，启动录音。
3.语音识别：对已完成的录音文件进行识别命令，当正确地識别用户的命令，会向ARM主板返回响应的编号，此指定设置了优先级，主板会及时地传送用户命令给到ZigBee模块处理。
四、结语
本课题利用了ZigBee、arm、语音识别等技术，并有效融合了Tcp协议，实现对智能家居的集成控制。并且特定的唤醒词语音让智能家居室内控制系统更加安全，实现了很好的人机交互平台。
参考文献：
[1]贾小龙.基于语音控制技术的智能家居控制系统设计[J].中国设备工程.2018.
作者简介：
1.邵群英，1996年11月，学历：本科，职称：佛山科学技术学院 在读生，研究方向：电子信息技术。
2.陈禄洪，1996年10月，学历：本科，职称：佛山科学技术学院 在读生，研究方向：模式识别与智能系统。
