基于物联网与语音控制的家用电器系统报告(编辑修改稿)

基于物联网与语音控制的家用电器系统报告(编辑修改稿)内容摘要：

5) 位时间为 或 ； NEC 码的位定义：一个脉冲对应 560us 的连续载波，一个逻辑 1 传输需要 （ 560us 脉冲 +1680us 低电平），一个逻辑 0 的传输需要 （ 560us 脉冲 +560us 低电平）。 而 红外 接收头在收到脉冲的时候为低电平，在没有脉冲的时候为高电平，这样，我们在接收头端收到的信号为：逻辑 1 应该是 560us 低+1680us 高，逻辑 0 应该是 560us 低 +560us 高。 NEC 遥控指令的数据格式为：同步码头、地址码、地址反码、控制码、控制反码。 同步码由一个 9ms 的低电平和一个 的高电平组成，地址码、地址反码、控制码、控制反码均是 8 位数据格式。 按照低位在前，高位在后的顺序发送。 采用反码是为了增加传输的可靠性（可用于校验）。 基于物联网的小区车位管理系统 方案的确定 6 无线通信模块： NRF24L01 NRF24L01 无线模块，采用的芯片是 NRF24L01，该芯片的主要特点如下： 1) 全球开放的 ISM 频段，免许可证使用。 2) 最高工作速率 2Mbps，高校的 GFSK 调制，抗干 扰能力强。 3) 125 个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要。 4) 内置 CRC 检错和点对多点的通信地址控制。 5) 低工作电压（ ~）。 6) 可设置自动应答，确保数据可靠传输。 该芯片通过 SPI 与外部 MCU 通信，最大的 SPI 速度可以达到 10Mhz。 本章我们用到的模块是深圳云佳科技生产的 NRF24L01，该模块已经被很多公司大量使用，成熟度和稳定性都是相当不错的。 相比于普通的无线点信号， NRF24L01 的优势在于 的频段不仅数据量大，而且数据传输稳定，传输距离也比较远，通过调整发射功率，可与普通家用 无线路由器的信号覆盖范围相当，真正实现在家用环境下的信号无缝覆盖。 模块的主要任务是在系统中传递语音识别的结果。 语音识别模块： LD3320 LD3320 是一颗基于非特定人语音识别（ SIASR： SpeakerIndependent Automatic Speech Recognition）技术的语音识别 /声控芯片。 提供了真正的单芯片语音识别解决方案。 LD3320 芯片上集成了高精度的 A/D 和 D/A 接口，不再需要外接辅助的 Flash和 RAM，即可以实现语音识别 /声控 /人机对话功能。 并且，识别的关键词语列表是 可以动态编辑的。 基于 LD3320，可以在任何的电子产品中，甚至包括最简单的 51 单片机作为主控芯片的系统中，轻松实现语音识别 /声控 /人机对话功能。 为所有的电子产品增加 VUI（ Voice User Interface）语音用户操作界面。 语音识别 ASR 技术，是基于关键词语列表识别的技术。 只需要设定好要识别的关键词语列表，并把这些关键词语以字符的形式传送到 LD3320 内部，就可以对用户说出的关键词语进行识别。 不需要用户作任何地录音训练。 ASR 技术基于物联网的小区车位管理系统 方案的确定 7 最重要的现实意义就在于提供了一种脱离按键，键盘，鼠标的基于语音的用户 界面 VUI： Voice User Interface。 使得用户对于产品的操作更快速，更自然。 基于领先的语音识别核心引擎，经过在各大主流手机产品中三年来超过一千万份的量产检验， LD3320 提供了可以真正实用的语音识别 /声控功能。 ASR 技术是基于关键词语列表识别的技术。 每次识别的过程，就是把用户说出的语音内容，通过频谱转换为语音特征，和这个关键词语列表中的条目进行一一匹配，最优匹配的一条作为识别结果。 比如在手机的应用中，这个关键词语列表的内容就是电话本中的人名、手机的菜单命令、 TF 卡中的歌曲名字。 不论这个列 表的条目内容是什么，只需要用户设置相关的寄存器，就可以把相应的待识别条目内容以字符形式传递给识别引擎。 LD3320 可以识别列表中的关键词，用户说的语音可以是这个列表中任意的关键词语，而且不需要用户在识别前进行任何训练。 模块提供了语音识别功能，同时也提供了本系统的语音交互界面。 综上所述， LD3320 的主要特征有：  通过 ICRoute 公司特有的快速而稳定的优化算法，完成非特定人语音识别。 不需要用户事先训练和录音，识别准确率 95%。  不需要外接任何辅助的 Flash 芯片， RAM 芯片和 AD 芯片，就可以完成语音识别 功能。 真正提供了单芯片语音识别解决方案。  识别句内容可以动态编辑修改 , 因此可由一个系统支持多种场景。  芯片内部已经准备了 16 位 A/D 转换器、 16 位 D/A 转换器和功放电路，麦克风、立体声耳机和单声道喇叭可以很方便地和芯片管脚连接，能产生清晰响亮的声音。  支持并行和串行（ SPI）接口，串行方式可以简化与其他模块的连接。  可设置为休眠状态，而且可以方便地激活，节能。  支持 MP3 播放功能，无需外围辅助器件。  工作供电为 ，如果用于便携式系统，使用 3 节 AA 电池就可以满足供电需要。 基于物联网的小区车位管理系统 方案的确定 8 存储模块 本课题中的存储模块 是指挂载于开发板上的 SD 卡存储器， SD 卡（ Secure Digital Memory Card）中文翻译为安全数码卡，它是在 MMC 的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、多媒体播放器等。 SD 卡由日本松下、东芝及美国 SanDisk公司于 1999 年 8 月共同开发研制。 大小犹如一张邮票的 SD 记忆卡，重量只有 2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。 SD 卡一般支持 2 种操作模式： 1) SD 卡模式（通过 SDIO 通信）； 2) SPI 模式； 主机可以选择以上任意一种模式同 SD 卡通信， SD 卡模式允许 4 线的高速数据传输。 SPI 模式允许简单的通过 SPI 接口来和 SD 卡通信，这种模式同 SD卡模式相比就是丧失了速度。 存储模块在本系统中的作用为记录语音识别后产生的识别结果，用户可以直接在生成的文本文件中查看记录。 LCD 屏显示模块 LCD 屏显示模块除了由明显的触摸屏本身组成之外，还有一个负责驱动显示的驱动芯片，本设计中采用的是 ILI9341（屏幕）与 XPT2046（驱动芯片）的组合。 我们一般液晶所用的触摸屏，最多的就是电阻式触摸屏了（多点 触摸属于电容式触摸屏，比如几乎所有智能机都支持多点触摸，它们所用的屏就是电容式的触摸屏）本课题中使用的是电阻式触摸屏，下面简单介绍下电阻式触摸屏的原理。 电阻式触摸屏利用压力感应进行控制。 电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于 1/1000 英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开基于物联网的小区车位管理系统 方案的确定 9 绝缘。 当手指触摸屏幕时， 两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在 X 和 Y 两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。 控制器侦测到这一接触并计算出（ X， Y）的位置，再根据获得的位置模拟鼠标的方式运作。 这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。 本设计的触摸屏模块自带的触摸屏控制芯片为 XPT2046。 XPT2046 是一款4 导线制触摸屏控制器，内含 12 位分辨率 125KHz 转换速率逐步逼近型 A/D 转换器。 XPT2046 支持从 到 的低电压 I/O 接口。 XPT2046 能通过执行两次 A/D 转换查出被按的屏 幕位置，除此之外，还可以测量加在触摸屏上的压力。 内部自带 参考电压可以作为辅助输入、温度测量和电池监测模式之用，电池监测的电压范围可以从 0V 到 6V。 XPT2046 片内集成有一个温度传感器。 触摸屏模块通过显示与触摸，提供除了语音交互之外的输出与输入方式，方便在不同情况下查看系统工作状态以及对系统输入指令，增强系统的灵活性。 射频识别模块 MF RC522 是应用于 非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能 仪表和便携式手持设备研发的较好选择。 MF RC522 利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。 支持 14443A 兼容应答器信号。 数字部分处理 ISO14443A 帧和错误检测。 此外，还支持快速 CRYPTO1 加密算法，用语验证 MIFARE 系列产品。 MFRC522 支持 MIFARE 系列更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。 作为 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员， MF RC522与 MF RC500 和 MF RC530 有不少相似 之处，同时也具备许多特点和差异。 它与主机间通信采用 SPI 模式，有利于减少连线，缩小 PCB 板体积，降低成本。 基于物联网的小区车位管理系统 硬件设计和理论基础 10 3 硬件设计 总体硬件电路设计 本系统硬件部分主要由微处理器模块、语音识别模块、 NRF 通信模块、红外通信模块以及液晶显示模块组成。 人发出的声音命令由语音识别模块进行识别，经过 32 位微控制器微处理器处理后发出相应的控制指令，并存到 SD 卡，通过NRF 通信和红外通信发射信号，接收端接收到控制信号后作出相应动作，并由液晶屏界面直观显示出来，总体电路示意图如图 所示。 V C CS T M 3 2 F 1 0 3 Z E T 6V C C语 音 识 别 模 块无 线 通 信 模 块V C C红 外 模 块射 频 识 别 模 块V C CG N DG N DG N DG N DG N DV C CG N D触 摸 屏 模 块G N DV C CS D 模 块G N DV C C N R F2 4 L 0 1P l u g i nL C DP l u g i nS D I OP。