基于ZigBee和語音識別的智能家居控制系統

邵群英 陳祿洪

摘要：此課題主要利用ZigBee、arm與語音識別技術，通過ZigBee局域網無線通信、語音識別、手持控制終端實現對家電的近距離控制與管理；ARM cortexA53開發板作為服務器端，手持控制終端用WiFi連接作為客戶端，通過tcp網絡編程實現局域網的遠程控制。并且在實現系統功能的同時， 將低成本、低功耗與人性化人機界面有機結合起來， 給家居生活提供更加安全、舒適和便利的生活環境[1]。

關鍵詞：智能家居；ZigBee技術；語音識別

一、研究目的

ZigBee技術是短距離、低功耗、高通信效率的無線通信技術，它與語音識別技術的相結合，實現了成本低、功耗低、更具人性化的智能家居系統。為了釋放人們的雙手，讓居家更人性化、形式化、智能化，本設計對此提出了基于ZigBee和語音識別的智能家居控制系統的設計。

二、所用硬件及技術

根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。對于ZigBee技術，此課題應用的是CC253X 片上系統解決方案。

科大訊飛的語音識別是判斷用戶所說的內容是否與預定義的語法相符合，主要用于識別用戶是否下達某項指令，使用語法識別前，需要先定義語法。

ARM主板采用三星最新的64位八核Cortex-A53 架構的 S5P6818 芯片設計。此主板開發平臺支持三大操作系統包括：ARM 微處理器系統驅動的實驗、嵌入式實時操作系統 Linux 開發、嵌入式 Android 系統開發、嵌入式 Android 應用開發、嵌入式系統項目實戰開發等內容。而此課題使用的是嵌入式Linux操作系統來進行實驗。

三、系統設計

此課題的整體設計如圖1所示的基于ZigBee和語音識別智能家居控制系統示意圖。

（一）設計思路：

1、室內控制：可用手機發信號給路由器，路由器再把信號發給主板到ZigBee終端節點，ZigBee終端節點控制對應的 IO口（LED燈代替我們的燈和風扇），亦可利用科大訊飛的語音識別技術，通過特定人說話來直接控制主板，主板再發送命令給到ZigBee終端節點來控制燈和風扇。

2、遠程控制：可通過手機控制界面進行查看家中電器狀況和根據需求進行遠程家電控制。手機與ARM主板組成局域網，ARM主板作為服務端，手機作為客戶端，通過WiFi連接，tcp協議實現通信。

（二）使用ZigBee協議棧

1、組網：調用協議棧的組網函數、加入網絡函數，實現網絡的建立與節點的加入。

2、發送：發送節點調用協議棧的無線數據發送函數，實現無線數據發送。

3、接收：接收節點調用協議棧的無線數據接收函數，實現無線數據接收。

（三）語音識別技術

1.設計用戶命令詞.abnf文件：

#ABNF 1.0 GB2312；

language zh-CN；

mode voice；

root $main；

$main = $phone_number；

$phone_number = $digit<1-16>；

$digit = 一| 二| 三| 四| 五| 六| 七| 八| 九| 零；

2.語音喚醒：

（1）設置和錄制喚醒詞；

（2）在沒有喚醒前，進程處于休眠狀態，等到接收到喚醒詞時，進程進入運行態，啟動錄音。

3.語音識別：對已完成的錄音文件進行識別命令，當正確地識別用戶的命令，會向ARM主板返回響應的編號，此指定設置了優先級，主板會及時地傳送用戶命令給到ZigBee模塊處理。

四、結語

本課題利用了ZigBee、arm、語音識別等技術，并有效融合了Tcp協議，實現對智能家居的集成控制。并且特定的喚醒詞語音讓智能家居室內控制系統更加安全，實現了很好的人機交互平臺。

參考文獻：

[1]賈小龍.基于語音控制技術的智能家居控制系統設計[J].中國設備工程.2018.

作者簡介：

1.邵群英，1996年11月，學歷：本科，職稱：佛山科學技術學院 在讀生，研究方向：電子信息技術。

2.陳祿洪，1996年10月，學歷：本科，職稱：佛山科學技術學院 在讀生，研究方向：模式識別與智能系統。