语音无线控制型智能家居照明系统

贾赟 刘天宇 奚志豪 杨果 陈倩倩 许鹏

摘 要：语音无线控制型智能家居照明系统，本设计采用以微处理器STM32核心板结合语音识别和播放模块作为控制管理中心，通过ZigBee无线网络传输，并以ZigBee模块作为执行终端，实现根据控制信息来无线智能控制电灯、电器开关等各种实用功能，达到使酒店客房的住客生活更高质、更舒适、更便捷的目标。

关键词：智能照明；酒店客房；语音控制；无线组网

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0046-02

Abstract： The design of intelligent home lighting system based on voice wireless control adopts microprocessor STM32 core board combined with speech recognition and playback module as control management center， transmits through ZigBee wireless network， and uses ZigBee module as executive terminal. According to the control information to achieve wireless intelligent control of lights， electrical switches and other practical functions， to achieve the goal that the hotel guest room has higher living quality and is more comfortable and convenient.

Keywords： intelligent lighting； hotel rooms； voice control； wireless networking

1 概述

在人们的日常生活中，照明系统处处都起着至关重要的作用，它使得人们的工作时间得以延长，工作范围得以延伸，多样化的灯光效果还可以满足不同的环境需要等。因此，智能照明系统不仅使得生产力得以提高，还可以为人们的生活添彩，为人们营造更加舒适、便利的生活工作环境。当今，智能家居照明系统研究十分火热，然而大多数公司设计的产品价格昂贵，且大多需要手持端或移动终端的支持，在某些场合是其不方便的。

与普通家庭住房不同，宾馆以及酒店的客房因为结构和装潢的一致性，更加容易引入智能家居系统。然而目前，真正的智慧酒店依然是凤毛麟角，许多的酒店仍然采用传统的方式在管理和运行。

本项目以客房作为研究对象，摒弃如今大多数以遥控器或者移动终端为控制端的做法，而将语音识别与播放技术引入，并采用ZigBee无线组网技术实现在客房各个位置都可以用语音控制所有照明、插座及窗帘等，形成一种全方位、互动型的控制系统。

2 系统框架

该系统可分为嵌入式主控模块和ZigBee控制终端两大部分，如图1所示。主控模块核心处理器为STM32，外接SYN6588语音合成模块用于语音播放相关用户提示指令；ZigBee控制终端的ZigBee协调器节点用于建立ZigBee无线个人局域网，并实现各个ZigBee路由器节点与主控制器之间数据或指令通信的中转，各个ZigBee路由器节点负责加入协调器创建的网络并根据主控制器的指令控制外设的工作状态。

3 系统硬件设计

3.1 核心处理及显示模块

该项目采用STM32F407核心板，该核心板是一款基于ARMCortex-M4F内核的高性能的32位微处理器，其拥有1024K FLASH、192+4K SRAM、5个UART接口、21个ADC通道以及112个IO端口。在核心板上配置TFT触摸屏，用于显示时间日期，语音命令的显示，以及手动模式和语音模式的选择等等。

3.2 语音识别及合成模块

语音识别模块选用LD3320的免编程非特定人语音识别模块，用于对本项目三级语音指令的接收，该模块工作在3.3～5V电压下，其中两个LED灯，红色指示电源状态，绿色指示识别状态。语音合成模块选用SYN6588，通过UART接口或SPI接口通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音（或TTS语音）的转换，用于语音播放相关用户提示指令。

3.3 无线组网及执行模块

执行端以ZigBee CC2530为核心，外加高亮LED和继电器模块。执行端从ZigBee网络中接收STM32主控制器发出的指令， 并做出相应的响应，实现特定的功能。CC2530是一个兼容IEEE 802.15.4的真正的片上系统，支持专有的802.15.4市场以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標准。其通信数据量不大、低数据传输率、低成本、低功耗的特点使其在智能家居和智慧酒店的应用日益发展。LED及继电器模块的应用，更能突出实际应用场景的真实性。

4 系统软件设计

系统软件设计主要有两部分组成，STM32程序设计以及Zigbee组网程序设计。上电进入系统后，两种模式供酒店住客选择，手动模式和语音模式。在手动模式下，通过触屏操作即可完成；在语音模式下，语音模块通过三次指令识别成功后，通过串口发送到主控端，STM32接收语音信号并处理后，通过串口将数据传到ZigBee的协调器，ZigBee的协调器使用自己的协议通过广播的方式，将数据发给各个ZigBee的各个结点，Zigbee驱动继电器，进而控制小灯的亮灭。具体流程图如图2所示。

5 系统实物效果图

本系统实际完成的成品如图3 所示。左半部分为酒店客房模拟环境，右半部分为实际硬件模块。

6 结束语

本文设计了一款应用于酒店客房的语音无线控制型智能照明系统，相比于传统的酒店管理方法及如今广泛使用的手机APP控制照明相比更加方便，易于操作。采用低功耗，低成本的Zigbee通信组网技术，免去酒店照明组网布线的烦恼，照明设备只需接通电源即可。该系统应用于酒店的话，不仅为酒店节约成本，提高竞争力，更为酒店住客提供了一个方便舒适度的住宿体验。

参考文献：

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