语音识别技术原理及实用系统设计汇总

（2）语音子节点。由凌阳科技的SPCE061A单片机与ZigBec收发节点模块组成。SPCE061A是凌 阳科技推出的以μ’nSPTM为核心的16位结构的微控制器。具有8通道10位A/D转换输入功能，内置自动增益控制功能的麦克风输入方式以及双通道10 位DAC方式的音频输出功能。在使用SAC M_S240凌阳音频编码方式时，可以容纳长达210 s的语音数据。因此被广泛应用于数字语音识别领域中。

　 　（3）电器控制继电器子节点。由继电器模块与ZigBee收发节点组成。由于我国市电电压在220 V左右，为了实现对部分家电开关的控制，采用继电器模块，并通过ZigBee通信模块的CC2530芯片的I/O引脚及其外围驱动电路，实现对继电器模块 的吸合与释放控制。可以控制窗帘、灯光等开关型电器。

　　（4）红外控制子节点。由学习型红外控制模块与ZigBee收发子节点组成。目 前，红外遥控类型的家用电器的比例正逐步攀升。因此本文在设计研究中采用了学习型的红外控制模块，它与ZigBee收发子节点之间通过串口进行通信。首先 使用一个或多个红外模块对现有的家电（如电视机、DVD、空调、投影仪等）红外遥控器的信号进行学习，把相应的编码存放到红外模块的存储器E2PROM 中，每条代码对应一个地址。当该

　 　（5）基于CC2530的ZigBee无线收发模块。CC2530是TI公司推出的基于IEEE 802.15.4协议的片上系统。内嵌增强型单周期的8051CPU，具有8 KB的SRAM、2个支持多种串行通信协议的USART、21个通用的I/O引脚、宽电压范围（2～3.6 V）、低功耗（主动模式RX：24 mA;主动模式TX在1 dBm：29 mA）以及电源电量可监控等特点。在ZigBee协议栈中UART具有中断、DMA两种模式，本文设计中均采用了UART的中断模式。

　　3 系统软件设计

　　系统软件设计主要包括下位机软件与上位机软件设计。在下位机程序设计过程中有2个关键点：对数字语音信号的采集、处理与识别;ZigBee收发模块对控制信号的接收、发送与执行。而在上位机软件设计中，主要是基于Visual C++的串口通信的编程。

　　上位机主程序流程图如图2所示。

　　S3C6410开发平台具有4个UART接口，在研究设计中，采用了芯片MAX 3232来解决ZigBee通信模块的CC2530芯片与该开发平台之间的串口通信电平转换。上位机通过串口接收语音子节点的控制指令数据，将数据处理后 用文字显示控制命令，并通过与ZigBee主节点之间的串口通信，向子节点发送控制指令数据。

　　4 实验及结果

　　4.1 实际应用举例

　 　在对电动窗帘进行开关控制时，首先将本系统的电器控制继电器子节点与电动窗帘的开关量电机控制器相连接，准备好硬件电路。然后，通过串口编程使上位机的 ZigBee主节点在接收到语音子节点的窗帘开关命令时，向ZigBee子节点发射窗帘控制信号，从而当控制窗帘的继电器子节点接收到控制指令时，能够控 制窗帘执行相应的开关动作。通过如依次说出"控制器"、"打开"、"窗帘"的命令时，语音子节点语音提示设备打开，主机界面显示设备所处控制的状态，同时 窗帘打开。

　　该语音控制智能家居系统能够实现家用电器的联动。例如，可以通过依次说出"控制器"、"家庭影院"的语音命令。这时上位机能够按照程序设定逐步延时：打开红外遥控投影仪，红外遥控幕帘，关闭窗帘，关闭部分灯光等来开启家庭影院模式。让人们体验真正的家居智能化。

　　4.2 ZigBee控制节点通信距离测试结果

　　（1）空旷场合测试。测试条件：CC2530模块采用PCB天线，发射功率在1 mW，发射频率在2.4 GHz。测试结果：通信距离最远可达120 m。

　　（2）居家场合测试测试条件：同上。测试结果：由于墙体阻碍，通信距离约在20 m。

　　4.3 语音控制红外型电视开关测试

　 　在语音识别程序设计中，为了增加语音节点所能识别命令的条数而采用了分组法。利用红外遥控子节点对电视遥控器的开/关信号进行学习，对语音子节点进行训 练结束后，启动系统。依次说出"控制器"、"打开"、"电视"连续三条命令，再说出"控制器"、"关闭" "电视"连续三条命令。测试结果如表1所示。

　　5 结语

　 　将具有数字语音识别功能的SPCE061A单片机与低功耗、低成本的ZigBee技术相结合，开发了基于单芯片CC2530的ZigBee语音节点，并 利用ARM11架构的开发平台S3C6410作为网关，WinCE 6.0的操作系统，有着良好的人机交互界面，来共同应用于智能家居系统的语音控制中，实现了对开关型及红外型家电设备的语音控制和家居智能化，实现人与家 电之间的对话，方便了人们的生活，具有广阔的应用前景。

　　设计详情：基于ZigBee节点的智能家居系统语音控制设计

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