语音型三家用电器控制系统设计63000944.doc
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1、毕业论文(设计)论文题目:语音型家用电器控制系统设计本科毕业论文(设计)诚信承诺书1.本人郑重承诺:所呈交的毕业论文(设计),题目 语音型家用电器控制系统设计 是本人在指导教师指导下独立完成的,没有弄虚作假,没有抄袭、剽窃别人的内容; 2.毕业论文(设计)所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠,文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已注释说明来源; 3. 毕业论文(设计)中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果,伪造、篡改数据的情况; 4.本人已被告知并清楚:学院对毕业论文(设计)中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理,并可能导致毕业论文(设计)成绩不合格,
2、无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果; 5.若在省教育厅、学院组织的毕业论文(设计)检查、评比中,被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为,本人愿意接受学院按有关规定给予的处理,并承担相应责任。 学生(签名): 日期: 年 月 日目 录前言21 整体设计方案概述31.1整体设计方案31.2硬件电路整体设计32 语音控制系统的硬件设计及软件调试42.1主控模块42.2语音模块62.3电源模块72.4液晶显示模块72.5继电器模块82.6调试方法92.7本章总结93 系统流程图及实物演示93.1系统程序流程图93.2外观图与内部电路图103.3
3、实验操作11总结14参考文献:14淮南师范学院2014届本科毕业论文语音型家用电器控制系统设计 学生:付晓蕾(指导老师:苗磊)(淮南师范学院电气信息工程学院)摘 要: 语音型家用电器控制系统,是以IAP15F2K61S2为主要平台,设计的一款可以通过按键或语音实现对家用电器控制的装置。语音控制通过语音模块LD3320采集语音信号,将语音信号传送给主控芯片,主控芯片作出判断后作出相应的输出,控制对应的继电器,同时主控芯片驱动液晶,通过液晶1602显示各端口的输出的状态,电磁继电器的状态也可通过按键改变,电源使用输出为220V的开关电源,串口用引脚引出1。该作品具有成本低廉、操作方便、响应速度快等
4、特色,具有一定的实用价值和潜在的市场前景。关键词: 语音识别;家电语音控制;语音确认Voice type home appliances control system designStudent: Fuxiao Lei (Guidance Teacher:Miao Lei) (College of Electrical and Information Engineering, Huainan Normal University)Abstract: Speech home appliances control system, is a IAP15F2K61S2 as the main platf
5、orm, design of a can be achieved by buttons or voice for home appliances control device. Voice control by voice module LD3320 acquisition speech signal, the voice signal transmitted to the main control chip, the main control chip after the judge make corresponding output, corresponding relay control
6、, master control chip drive LCD at the same time, through the liquid crystal display 1602 port of the output of the state, the state of the electromagnetic relay can also be through the key change, power supply with a 220 v output switching power supply, lead to a serial port with pin 1. The works h
7、as low cost, easy operation, fast response speed and other characteristics, has certain practical value and potential market prospect.Keywords: Speech recognition; home appliance voice control; speech recognition前言据了解,在20世纪90年代中期之后,自动控制行业逐渐成熟,作为一个庞大而独立的行业,其发展受到了多重动力的驱动:一部分原因是市场驱动,应用市场需求的增长,市场继续扩大,以便
8、智能自动控制在农业、工业、军事等领域已经覆盖了几乎所有的应用程序应用市场,除此之外还有是技术驱动,随着智能等相关技术蓬勃快速发展,智能自动控制行业已经在高端技术行业中得到了飞速发展。智能自动控制产品在中国和其他发展中国家,现阶段市场虽小,在试探性的初始阶段,但增长速度相对较快,有巨大的市场发展空间。虽然现在的市场上存在大量的智能装置,但真正意义上的人机智能却为数不多,由于成本高,技术难等特点,真正走进普通百姓生活中的智能装置也是少之又少的2。这些年来,随着市场经济发展不断的完善,以及城市规划水平不断提高,人民生活水平也在不断的提高,家用电器也从原来的几样简单的电风扇、电灯到现在各式各样的电气自
9、动化装置。也正是因为现在各种家用电器的普及,也使家庭用电线路越来越复杂,这也给美好的生活时而带来一些不便利之处。因此,人们迫切地希望有高技术,高水平的装置来解决这些问题,语音型家用电器控制器就应运而生了。我们都知道 , 语音在全世界、全人类、全社会中,有着不可动摇的地位,十分重要。在近代和现代信息社会中 , 在日常生活的各个方面和国家地区,甚至社会舆论,世界新闻报以及各种重要会议,都依赖于语言、文本信息、近年来 ,家庭中已经普及了电话 、移动电话和互联网。在各种高端技术产品中,语音编码和智能语音合成、语音信号处理控制,充分发挥巨大的作用。另外 ,我们预想的口呼打字机、 语音翻译机,已经不是梦想
10、而是正在进行中的研究工作了。人类早就发明机器能被语音指挥和控制,机器的执行情况也能用语音来操控3。 这些情况在许多领域已经部分地逐步实现了。 据调查了解,计算机芯片的运算能力以及集成度 ,每一年多就提高一倍 , 并且它的成本又在不断降低 ,正因为这样 ,在人们的社会生产和生活的各个方面,它已经得到了广泛地应用。然而,相比于主机,它接收信息的外部设备。既能说话又能听懂人类语言的计算机暂时还不能普遍使用。换句话说,语音识别、语音合成技术和其他议题,如问题的理论问题没有解决,需要更多的努力来继续发展。LD3320芯片是一个“语音识别”高端ASIC技术。该芯片由语音识别处理器和一些外部电路集成,其中就
11、包括语音插孔、音频输出接口、ADDA转换器7。该芯片不需要任何其他外部辅助芯片(例如:闪存)等,是直接集成在可实施的语音识别/声音/交互功能的现有产品。1 整体设计方案概述1.1整体设计方案针对作品的要求,我们选用IAP15F2K61S2为主控芯片,通过语音模块LD3320采集语音信号,主控芯片的信号是由语音系统传送过来的,主控芯片作出判断后作出相应的输出,控制对应的继电器,同时主控芯片驱动液晶,通过液晶1602显示各端口的输出的状态,电磁继电器的状态也可通过按键改变,电源使用输出为220V的开关电源,串口用引脚引出,可自行改变指令,方便日常的。工作流程如图1所示。 图1 工作流程图1.2硬件
12、电路整体设计电路板的设计采用最大化集成的方式,控制系统的体积可以很大程度上被减少,节省室内空间。同时也减少了语音控制在调试过程中各个电路之间连线的繁琐。这样做也能最大化的减少整体系统在导线上的功耗4。为系统提供了稳定性的保障。 模块化的设计和电路板的最大集成方式,能够在某块电路板上出现问题时快速而及时的维修或替代,在最大程度上让语音控制系统适应不同环境的操作19。本设计中把硬件的电路各功能模块进行独立设计电路板,如语音芯片 LD3320A、LCD1602、继电器、电源管理电路等,这是为了便于调试、安装,与此同时,单独做板还可以便于电路板的更换。整体硬件电路图,如图2所示。 图2 整体硬件电路图
13、该作品中主要由主控芯片IAP15F2K61S2;语音芯片 LD3320A;LCD1602;继电器组成,其中主控芯片IAP15F2K61S2负责判断是否收到信号,并作出相应的响应;语音芯片 LD3320A负责接收语音信号;LCD1602显示器负责显示对应输出的状态5;我们用三个继电器分别代表电灯、水壶和电风扇,同时用红、黄、绿三种颜色的LED小灯的亮否分别对应三种继电器的闭合与断开,例如当输入语音信号“开灯”时,对应电灯的继电器闭合,同时代表电灯的红色小灯会亮。 2 语音控制系统的硬件设计及软件调试2.1主控模块该作品的核心处理器是使用IAP15F2K61S2单片机,IAP15F2K61S2单片
14、机一个芯片是一款单片机,它不需要任何外部晶振,不需要外部复位,低功耗、市场价格低,可在线编程,无需其他仿真器。外围电路简单方便的功能得到大家一致好评。IAP15F2K61S2单片机如图3所示。STC15单片机的功能模块 (1)40针脚STC15系列单片机控制器芯片插座。 (2)与8 个8位 8段常见的阳极LED显示模块输出和LCD1602接口。 (3)电源USB和外接8 - 12V直流电源的双电源供电18。 (4)USB板载功能串行通信功能,能够完成与PC单片机的串行通信。单总线扩展,可以添加其他的单总线接口设备。 I2C总线, I2C总线可以做实验。 (5)下载板载USB ,串口下载,无需额
15、外的编程;可以支持串口下载。图3 IAP15F2K61S2单片机STC15 IAP15F2K61S2系列芯片功能特色 (1)STC15 IAP15F2K61S2系列芯片在系统和应用程序中可以进行编程,不需要一个程序员,不需要模拟器6。具有很好的操作性,它可以被用来当模拟器。 (2)增强型8051 CPU ,单时钟周期/机器,1个T,功能强大,比普通8051快8 12倍。 (3)61千字节的片上闪存程序存储器芯片,擦拭次数超过100000次。 (4)在芯片EEPROM中的大容量块,擦拭人数超过100000次。 (5)8通道10高速ADC的输出,可以实现每秒300000次的速度,三路PWM也可以作
16、为一个3通道D/A转换器17。 (6)配备了高精度的时钟芯片,从5 MHz到35MHz是可选的,8051的60 MHz相当于420 MHz。 (7) 有两组可用于同一时间的高速异步串行通讯口 ,可在5组引脚和分时复用之间切换时5设置一个串行端口都可以使用。 (8)各种接口扩展完成。(9)一种高品质的USB线实现供电系统,程序下载,通讯功能。2.2语音模块LD3320芯片是一个“语音识别”高端ASIC技术。该芯片由语音识别处理器和一些外部电路集成,其中就包括语音插孔、音频输出接口、ADDA转换器7。该芯片不需要任何其他外部辅助芯片(例如:闪存)等,是直接集成在可实施的语音识别/声音/交互功能的现
17、有产品。这种芯片可以通过合成技术直接集成在现有的产品上,就以实现语音识别/音响控制,人机对话功能,而不需要外部的任何其他辅助芯片。芯片引脚如图4所示,语音模块电路如图5所示。 图4 LD3320 芯片引脚图5 LD3320A语音模块电路2.3电源模块电源使用输出为5V的小功率开关电源,相对于其他线性电源,开关电源没有采用笨重的工频变压器16。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了较大的散热片。由于这两方面原因,使开关电源的体积小,重量轻, 该装置的设计采用USB接口供电,并设置5V为供电电压8。本设计中电源模块的工作原理是将220V交流电整成300V左右直流电(220*1.414),前
18、级LC对电流滤波,得到相对稳定的高电压直流电,通过稳压管、电容、电阻和三极管组成的自激振荡产生PWM驱动信号,由对PWM波的占空比的调节可达到对直流电压的调节得原理,通过高频变压器隔离输出,再在后级通过肖特基二极管整流和滤波得到比较稳定的直流电,为负载供电9。其电路原理如图6所示。 图6 供电电路2.4液晶显示模块本装置使用LCD1602为显示模块,LCD1602的工作电压为3.3V或5V,非常稳定,背光的对比度可调,包括复位电路,提供了各种控制命令。字符点阵液晶模块1602功能引脚加上数据引脚一共有11个15。因此,要占用两个I/O端口。液晶模块的功能引脚使用DC3插座通过FC3排线与ATm
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