基于语音识别技术的智能灯光控制系统

基于语音识别技术的智能灯光控制系统

谢毅

杭州代数信息技术有限公司 浙江杭州 310012

摘要：近年来，照明系统发展得越来越智能化和舒适化。智能照明系统可以根据光照强度和监测照明区域是否有个体存在智能控制照明开关，充分节约能源。基于此，本篇文章对基于语音识别技术的智能灯光控制系统进行研究，以供参考。

关键词：语音识别技术；智能；灯光控制

引言

2014年以来，各大厂商已开始密集布局智能家居，尽管从产业来看，业内还没有特别成功的案例显现，这预示着行业发展仍处于探索阶段，但越来越多的厂商开始介入和参与已使外界意识到智能家居未来发展前景广阔，在智能家居中占据首位的语音识别技术正蓬勃发展。追求更加实用性、易用性、安全性、人性化的设备是时代进步的需求和标志，使居住环境更加方便、舒适、环保是本文所要达到的目标。本文设计了基于单片机的语音识别智能台灯控制系统，在此系统中实现了语音识别、亮度调节、自动开关、远程控制等功能。外出无需再担心灯光是否关闭，更加便捷地提供了睡前灯光声控关闭功能和半夜起床时的照明。实现了非接触式的灯光智能控制，具有一定的实用价值。

1概述

在普通家用电器中，照明对于所有家庭来说都是必不可少的，目前，通过按键控制、语音控制、热辐射和照明传感器来实现照明控制变得更加频繁，按键控制必须安装在容易接近的位置，这可能会导致在夜间对开关进行屏蔽，这是一个非常不恰当的语音控制系统，因为声音控制需要外部声音来控制开关，因此对于嘈杂的环境来说很容易出错， 但是，灵敏度设置可以减少错误的数量，但音频控制有时会很困难，这可能会导致红外传感器热辐射控制系统在一定程度上解决错误，但识别距离会反复调整，并且通常会指定系统不需要特定的识别距离，因此，在某些情况下，合适的光线传感器控制预设的系统，有时可能需要重新设置光敏感系数，并且还存在技术进步的缺点。 随着电子设备和现代控制理论的发展，家用电器的智能性有了很大的提高，基于智能家居的语音识别技术应运而生，但基于无线语音识别的智能家居技术不仅需要连接，还需要开发专门的应用程序，在网络不稳定的情况下可能会导致设备失去控制。 本研究针对传统无线网路控制与控制方法的缺点，提出了一套以离线语音识别为基础的智慧型照明控制系统，该系统经济实惠、容易使用，并且具备人与人之间的绿色环保意识，可在不需要网路连线的情况下，实现人与电脑之间的互动，值得市场上进一步发展。

2系统总体构架

本文档中设计的具有语音控制和人体感知功能的智能台式机已设置四个系统以满足不同的人的需要，并且每一个系统都单独设置为测试花瓶是确定是否启用了语音识别的主要模式，如果无法识别人，则禁用语音识别以避免浪费能源。 由于语音错误，系统2完全使用语音控制，并且音频模块始终处于打开状态，并且当主开关打开时，系统始终接受语音控制命令。系统3仅使用人体传感器控制模块来检测是否有人在附近，如果有人在照明，系统4将配备硬件以方便地控制灯光，并检测照明系统是否有故障语音模块LD3320和控制芯片STC11， 使用hc-sr501检测声音的目的是降低功耗，将控制芯片添加到语音模块中，并使用人体传感器控制其运行状态，因为人体传感器的输出电压不足以控制音频模块，所以添加继电器模块，该模块控制照明区中的音频模块设置为适应不同的需求，当然，由于每个模块需要不同的电压，因此每个模块都需要一个电源模块来提供相应的电压。

3基于语音识别技术的智能灯光控制系统设计

3.1系统设计

系统以单片机总控制，由火焰检测模块、光强检测模块、语音识别模块、烟雾检测模块、人体红外感应模块作为主要数据检测部分；继电器模块控制照明模块、灾害报警模块作为输出模块；WiFi模块联网获取地震预警信息，可与手机端进行互联来控制照明模块；电源模块为系统提供电源。本系统达到以下几点要求：能够根据宿舍楼层空气烟雾浓度等火灾检测数据，自动启动火灾警报；能够根据联网获取地震预警信息，自动开启地震警报；能够根据语音识别和手机端等控制指令，自动控制私人区域照明；能够根据夜晚宿舍楼层全部单间宿舍等私人区域照明情况，自动控制相应的公共区域照明；人体红外感应模块根据红外检测到有人时，自动开启该公共区域灯光；能够根据白天公共区域光敏模块数据，自动调整公共区域灯光的亮度。

3.2软件设计

首先初始化整个系统，若有手动控制与远程控制，则可通过其打开或关闭小灯。若无手动控制与远程控制，则系统自动检测语音识别系统是否有语音指令发出。若没有检测到指令灯光处于熄灭状态，若检测到语音指令，进入下一步人体红外检测，人体红外检测模块未检测到人体信号则保持灯光熄灭，若检测到其信号则打开灯光。光亮程度的调节采用以下3种方式：①按键控制，按键调节灯光的亮度；②光亮的自检测，根据光敏电阻控制灯光电压大小并自动调整其亮度；③远程控制通过发送的指令来调节亮度。首先系统初始化后处于调整状态，控制系统检测语音模块是否发出可识别的一级指令（管家），若没有检测到语音指令，则一直处于系统调整状态；若检测到语音指令，则控制指示灯亮，采集语音信号，再检测是否存在二级语音指令（打开灯光、关闭灯光、降低亮度、升高亮度）。若检测到该信号，则将信号传输给语音识别模块进行预先设定的词条搜索并识别生成指令，并发送至单片机，使其控制灯光的状态；若未检测到该信号或者在进行语音指令搜索时，没有搜索到相关的指令，也就是识别不成功时，系统将会认定当前语音识别不成功，则再次返回系统调整状态，此时需要再次进行语音采集和识别，直到识别到最为合适的命令作为最后结果传输给单片机。

3.3系统硬件设计

语音识别模块由一个单控制器LD3320和STC11芯片组成。LD33X是一种由icroute创建和制造的专用语音识别芯片，它集成了语音识别处理器和多个外部电路，包括AD、DA转换器、麦克风接口、音频输出接口等，可直接集成到现有产品中，而无需使用外部辅助芯片(如闪存、RAM等)。，此设计结合了语音控制和语音识别功能，可实现轻松访问，并允许用户定义高性能/价格比的语音段，该模块使用由红外技术自动控制的hc-sr501，设计成具有高灵敏度、高可靠性和超低工作电压dc5 ~ 20v静态功耗65 m和高输出电平3.3V的探测器。 低0w延迟设定(0.3-18s)阻挡0.2s触发方式:l不重复，h重复，预设h值范围小于120°锥形，在7m操作温度-15-70°c范围内，PCB尺寸为32mmx24mm，螺纹孔直径为2mm，感应镜片直径为23mm(预设)继电器为开关，如前所述，需要语音识别模组来控制声音识别模组的中断， 但是语音识别模块中的电压为5V，而人体传感器的输出电压仅为3.3v，这不足以控制语音识别模块使用高压电路增加人体传感器的输出电压，或者使用继电器间接控制与多个模块相关的电杆设计时，语音识别模块必须配备单独的电源，如果需要在电路中添加额外的电源以增加电压，这种情况可能会更加复杂。

结束语

智能灯光控制系统，不仅能够通过语音识别，而且也能利用环境光强对小灯进行智能控制。该系统操作方便、准确率较高、成本低廉，具有一定的实用价值。

参考文献

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