单片机的语音智能控制开关设计
【】随着现在社会科技的不断发展，现在许多科技已经取代了人工，这也随之的改变了人们的生活习惯，市场消费观念的形式。伴随现在社会上面兴盛的智能家居市场行业的普遍，它们已经改变了消费者的生活消费习惯，而且越来越多人们也已经习惯了智能家居的方式，并且有的年轻人非常的向往这样的生活。这也让国家越来越重视智能控制的行业，也越来越多的人才去对智能控制进行进一步的研究，尤其是对大企业发展的环境和客户的需求的趋势，这也直接导致了国内许多的智能家居控制品牌的崛起。而如今在我们的生活之中，我们现在越来越追求高科技的产品，例如代替人工扫地的扫地机器人，它就让我们的生活方便了很多。语音智能控制是现在智能家居必不缺少的一种，本文介绍了智能控制的原理——语音智能控制开关。
目录
引言 1
一、 背景 2
二、方案设计 2
（一）语音识别 2
（二）控制继电器运行，实现智能开关功能 3
三、硬件的设计 4
（一）电源电路设计 4
（二）电源电路 5
（三）主控电路设计 6
（四）STC89C51 7
（五）语音识别电路设计 13
（六）开关电路设计 18
四、软件设计 19
（一）选择LD3320模式 19
五、结论 22
致谢 23
参考文献 24
附件一：系统原理图（见附图1） 25
附件二：系统程序 25
引言
背景
用人们的话语和机器智能开关进行沟通，能够让机械智能开关明白你想要表达的意思是，这个大问题一直人们梦寐以求想解决的问题。语音识别就像是一部翻译机一样。语音识别技术是通过检测与识别人们说出的语音来转化成相应的频谱或一个命令。在最近十几年里，伴随着科技的进步，语音智能控制被深入研究，在市场上打开了新的一片领地。估计在将来的十年里，语音识别技术将会汽车维修，军事技术，医疗服务，餐饮服务等多个领域全面的应用。世界上大多数这方面的专家已经把语音识别技术作为2019年后重点的研究对象，它同时也是信息技术中最重要的一项技术。语音识别技术还是未来全面取代人力的核心技术，前途远大， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
一眼不能及。
语音识别技术其中包含了三大类：1.语音信号的预处理2.特征参数的提取3.模式的匹配。而三大类中特征参数的提取是语言识别技术中最重要的一个步骤，则在进行特征参数的提取这个步骤的时候必须满足下面三点：
（1）被提取的参数必须能够准确的表达出语音特征，同时必须具备着优秀的识别话语的能力。
（2）每一个阶段的特征参数必须具备单独性和可识性。
（3）为了能够确保语音识别的实时实效，必须要求有一种具有高效性的算法来计算特征参数。
图11为语音识别系统的构成图：
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图11 语音识别系统的构成
二、方案设计
（一）语音识别
通过外接设备麦克风收集人们说出的话语，经过A/D和D/A转换，能够识别这些话语，并对这些话语进行处理。
（二）控制继电器运行，实现智能开关功能
经过STC89C51单片机对LD3320语音芯片所识别的语音命令信号，进行处理与判断，然后发出控制信号，再对外部继电器的开关进行控制，为控制外部开关提供了很大的方便性。
图21展示了语音开关系统的大致结构。
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图21 语音开关系统结构图
（三）语音识别声控开关
语音识别声控开关以名列前茅的语音识别技术为核心，以此实现了通过人声来进行远程控制开关或电器的目标。一般来说，无需手动按下开关，只需发出语音命令开关的关与开，即可实现灯具或电器的开关和关闭。例如，如果你打开电视，对着叫一声打开电视，电视机就会自动打开。语音开关能保证多次重复使用，而且寿命长。
语音识别语音控制开关是完全的符合“人性化的设计”，它采用具有个性化的语音特征识别技术，通过对声波传输，然后到达传感器，以此来触动电路中的一种新型开关，具有以下特征：
1.能够很清楚的识别出语音，识别度高，大约正确率达到96%。
2.不管你在什么年龄阶段，使用哪种方言（南京话、苏州话、常州话、湖南话等）或者哪一种语言（汉字，英文，德语，西班牙语等）均可使用
3.语音识别开关容易安装，简单操作。传输的距离远，大约在35米的范围里面都可以控制开关，且实用性强。
4.语音控制开关可以适用于任何居家电器备。如开关电视机，开关电灯等。
5.安全性能高，寿命长。
三、硬件的设计
（一）电源电路设计
1.LM1117芯片
LM1117不仅仅是一种具有正电压输出的电压调节器，它还是一种三端线性电压调节。因为当输出的电流是1A的时候，电压会随着电流的变化下降到1.2v，所以LM1117又可以分为两个版本：可调电压输出版本和固定电压输出版本。而其中的固定电压输出版本，它的电压可以固定输出1.8V、2.5V、3.3V和5.0V。相反，另一个版本可调电压输出版本，它的电压精度的可调版本为1%，意思就是，当固定输出电压为1.2V的时候，产品输出的电压精度为2%。
LM1117可以被很多的电子设备所采用，因为它具有限流电路和过热保护功能。LM117的内部结构如图31所示，极限参数如表31所示，管脚排列如图32所示，管脚说明如表32所示。
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图31 LM117内部框图
表31 LM117的极限参数
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图32 管脚排列图
表32 管脚描述
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X1117是一个具有低泄露特性的电压调节器。漏电电压的定义为VDROP = VBE + VSAT。X117内有过热切断电路，防止因为环境的温度问题产生结温过高现象，提供了过载和过热保护功能。在可调节电压版本中，输出的时候必要装载一个大于等于24uF电容器，原因就是为了保证X1117的平稳性。相反，在固定电压版本中，我们就可以使用容量比较小的电容器。总的来说，输出的电流大小决定了线性调节器的稳定性，输出电流增加，线性调节器的稳定性降低，反之，稳定性增强。
（二）电源电路
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图33 电源电路
由上图33电源电路所示，本文可以分析出来：带有3.3V的电源系统语音识别和单片机控制部分，它们都是利用LM117MPX3.3调压芯片，继电器利用7821来直接供给平稳的电压，接着VIN端口输入5V电压，5V电压直接传输到J8端口，紧接着电压由LM117MPX3.3调压芯片来进行运行，让它们之间进行相互转换。为了能够让LD33320芯片运行，在VOUT端的输出的电压为3.3V，还有一些其它所需要的电路。
目录
引言 1
一、 背景 2
二、方案设计 2
（一）语音识别 2
（二）控制继电器运行，实现智能开关功能 3
三、硬件的设计 4
（一）电源电路设计 4
（二）电源电路 5
（三）主控电路设计 6
（四）STC89C51 7
（五）语音识别电路设计 13
（六）开关电路设计 18
四、软件设计 19
（一）选择LD3320模式 19
五、结论 22
致谢 23
参考文献 24
附件一：系统原理图（见附图1） 25
附件二：系统程序 25
引言
背景
用人们的话语和机器智能开关进行沟通，能够让机械智能开关明白你想要表达的意思是，这个大问题一直人们梦寐以求想解决的问题。语音识别就像是一部翻译机一样。语音识别技术是通过检测与识别人们说出的语音来转化成相应的频谱或一个命令。在最近十几年里，伴随着科技的进步，语音智能控制被深入研究，在市场上打开了新的一片领地。估计在将来的十年里，语音识别技术将会汽车维修，军事技术，医疗服务，餐饮服务等多个领域全面的应用。世界上大多数这方面的专家已经把语音识别技术作为2019年后重点的研究对象，它同时也是信息技术中最重要的一项技术。语音识别技术还是未来全面取代人力的核心技术，前途远大， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
一眼不能及。
语音识别技术其中包含了三大类：1.语音信号的预处理2.特征参数的提取3.模式的匹配。而三大类中特征参数的提取是语言识别技术中最重要的一个步骤，则在进行特征参数的提取这个步骤的时候必须满足下面三点：
（1）被提取的参数必须能够准确的表达出语音特征，同时必须具备着优秀的识别话语的能力。
（2）每一个阶段的特征参数必须具备单独性和可识性。
（3）为了能够确保语音识别的实时实效，必须要求有一种具有高效性的算法来计算特征参数。
图11为语音识别系统的构成图：
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图11 语音识别系统的构成
二、方案设计
（一）语音识别
通过外接设备麦克风收集人们说出的话语，经过A/D和D/A转换，能够识别这些话语，并对这些话语进行处理。
（二）控制继电器运行，实现智能开关功能
经过STC89C51单片机对LD3320语音芯片所识别的语音命令信号，进行处理与判断，然后发出控制信号，再对外部继电器的开关进行控制，为控制外部开关提供了很大的方便性。
图21展示了语音开关系统的大致结构。
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图21 语音开关系统结构图
（三）语音识别声控开关
语音识别声控开关以名列前茅的语音识别技术为核心，以此实现了通过人声来进行远程控制开关或电器的目标。一般来说，无需手动按下开关，只需发出语音命令开关的关与开，即可实现灯具或电器的开关和关闭。例如，如果你打开电视，对着叫一声打开电视，电视机就会自动打开。语音开关能保证多次重复使用，而且寿命长。
语音识别语音控制开关是完全的符合“人性化的设计”，它采用具有个性化的语音特征识别技术，通过对声波传输，然后到达传感器，以此来触动电路中的一种新型开关，具有以下特征：
1.能够很清楚的识别出语音，识别度高，大约正确率达到96%。
2.不管你在什么年龄阶段，使用哪种方言（南京话、苏州话、常州话、湖南话等）或者哪一种语言（汉字，英文，德语，西班牙语等）均可使用
3.语音识别开关容易安装，简单操作。传输的距离远，大约在35米的范围里面都可以控制开关，且实用性强。
4.语音控制开关可以适用于任何居家电器备。如开关电视机，开关电灯等。
5.安全性能高，寿命长。
三、硬件的设计
（一）电源电路设计
1.LM1117芯片
LM1117不仅仅是一种具有正电压输出的电压调节器，它还是一种三端线性电压调节。因为当输出的电流是1A的时候，电压会随着电流的变化下降到1.2v，所以LM1117又可以分为两个版本：可调电压输出版本和固定电压输出版本。而其中的固定电压输出版本，它的电压可以固定输出1.8V、2.5V、3.3V和5.0V。相反，另一个版本可调电压输出版本，它的电压精度的可调版本为1%，意思就是，当固定输出电压为1.2V的时候，产品输出的电压精度为2%。
LM1117可以被很多的电子设备所采用，因为它具有限流电路和过热保护功能。LM117的内部结构如图31所示，极限参数如表31所示，管脚排列如图32所示，管脚说明如表32所示。
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图31 LM117内部框图
表31 LM117的极限参数
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图32 管脚排列图
表32 管脚描述
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X1117是一个具有低泄露特性的电压调节器。漏电电压的定义为VDROP = VBE + VSAT。X117内有过热切断电路，防止因为环境的温度问题产生结温过高现象，提供了过载和过热保护功能。在可调节电压版本中，输出的时候必要装载一个大于等于24uF电容器，原因就是为了保证X1117的平稳性。相反，在固定电压版本中，我们就可以使用容量比较小的电容器。总的来说，输出的电流大小决定了线性调节器的稳定性，输出电流增加，线性调节器的稳定性降低，反之，稳定性增强。
（二）电源电路
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图33 电源电路
由上图33电源电路所示，本文可以分析出来：带有3.3V的电源系统语音识别和单片机控制部分，它们都是利用LM117MPX3.3调压芯片，继电器利用7821来直接供给平稳的电压，接着VIN端口输入5V电压，5V电压直接传输到J8端口，紧接着电压由LM117MPX3.3调压芯片来进行运行，让它们之间进行相互转换。为了能够让LD33320芯片运行，在VOUT端的输出的电压为3.3V，还有一些其它所需要的电路。
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