内容发布更新时间 : 2024/5/17 17:00:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2系统方案选择和论证

2.1设计要求

智能家居作为一个新生产业，目前处于一个导入期与成长期的临界点，随着智能家居市场

推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明，因此设计一种语音智能开关灯，要求具有语音控制模块和单片机控制系统，可以实现语音控制，方便了人们的生活，实现了智能家居。

2.2方案选择和论证

整个智能开关系统电路可分为六大部分：STC11L08XE单片机、电源、语音识别系统、复位电路、时钟电路组成。

下图是一个构件图，它可以用来说明本系统的体系结构。

电源复位电路语音识别芯单片机时钟电路开关电路声音转化为电信信息号的装置 图2.1 整体系统框图

2.2.1主控芯片的选择说明

现在市面上单片机的种类比较多，每种单片机都有自己的优缺点，STC系列单片机是由深圳宏晶科技公司研发的增强型内核单片机，相对于传统的8051内核单片机，在片内资源、性能以及工作速度上都有很大的改善，尤其采用了基于Flash的在线系统（ISP）技术，而且，STC11L08XE可在系统编程，不需要专用的编程器，也不需要专用的仿真，使得单片的应用系统开发变得简单。还可以选择使用内部RC振荡电路还是外部晶振电路时钟。掉地模式可由内部掉电唤醒也可用定时器唤醒，也可由外部中断断口中断唤醒，因为INT/RXT支持下降沿中断，所以它也支持远程通信唤醒。

2.2.2语音芯片的选择

LD3320是一颗由ICRouat公司生产的基于非特定人语音识别(SI-ASR，Speaker Independent Automatic Speech Recognition)技术的语音识别/声控芯片。该芯片集成了语音处理器和一些外部电路，包括AD、DA转换、麦克风接口、声音输出接口等， LD3320 芯片是一款“语音识别”专用芯片。它内置有非特定语音识别的DSP算法，支持动态添加50条识别指令，该芯片注重节能和高效因此无需外挂其他辅助器件，单一芯片即可完成语音识别。它只需要一个MCU与其并行链接，写入识别短语，就可以对其进行语音控制。并且关键词列表是可以任意编辑的

所谓的非特定语音输入指的就是针对不同音色音调的的人，不需要对其进行语音训练，即使不同年龄不同性别的人，只要说出同一个设定的词语，它都可以识别。识别准确率高达95%。 2.2.3继电器模块的选择说明

继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在特定的条件下打开或者关闭。继电器的开关特性在很多的控制系统特别是在离散的控制系统中得到非常广泛的使用。从其他方面来说，因为一些其他用途设计使用的电子电路，最后多少都可能会和其他机械设备相交互，因此继电器也可以作为电子设备和机械设备的接口。

本设计方案中只要是用单片机来实现对开关的控制，由于语音芯片和单片机的控制电压都为3.3V,所以触发电平必须是3.3V，设计初衷是应用到智能家居这一方面，所以选用交流继电器，SRS-05VDC-SL是一款可以任意选择高电平或低电平触发的5V继电器。由于继电器得出发电压为5V，而语音芯片提供的输出电压为3.3V，所以在输出端架三极管NPN做电压的放大。可控制交流250V/3A，直流30V/3A，完全可以满足此次设计任务的要求，故开关模块就选用SRS-05VDC-SL继电器对开关进行控制。 2.3最佳主体方案

本课题设计语音智能开关采用了以单片机为语音智能控制开关的核心部件件，对语音芯片LD3320的信息进行处理，并对开关进行控制，通过LD3320外界的麦克风采集声音信号，再通过LD3320语音芯片进行频谱分析，在提取语音特征，之后和关键词语列表中的关键词进行对比匹配，最后找出得分最高的关键词作为识别结果输出给单片机，单片机进行处理后，再输出信号来控制继电器，再通过继电器来控制开关工作，开关又可实现很多对电器的控制，从而实现语音智能控制，整个系统硬件设计合理软件设计可行，测试可表明，在环境背景的噪声不是太大，控制者发音不模糊的前提下，语音控制开关的语音语音识别系统能对语音指令做出智能反应，实现了预想中的功能。

3硬件设计及实现

本系统硬件系统主要由电源语音识别系统，复位电路，单片机，时钟电路组成。通过麦克风把语音信号收集进来，进行A/D转换，并能对声音进行识别，控制继电器输出实现电器开关功能，通过对声音指令的识别，来产生控制信号，以控制外继电器的终端，以此来控制外部开关的动作。

3.1单片机电路设计 3.1.2内部结构

STC11L08XE具有44个引脚，其封装为LQF44。的内部结构如图3.1所示，包含以下几个方面 ●一个八位微处理器CPU

●片内数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR ●片内程序存储器ROM

●两个定时/计时器T0,T1，可用作定时器，也可用作对外脉冲进行 ● 四个八位可编程的并行I/O端口，每个端口即可做输入也可作输出 ●一个串行端口，用做数据的串行通信 ●中断系统 ●时钟电路

时钟源时钟电路SFR和RAMROMT0T1定时/计数器CPU系统总线并行端口P0P1P2P3串行端口中断系统TXDRXDINT0INT1

图3.1 STC11L08XE单片机内部结构图

3.1.3引脚描述 其引脚功能分别为 （1）电源引脚Vcc和GND

Vcc电源端接 +3.3V GND 接 1

（2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1:接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒向放大器的入端，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。

XTAL2:接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒向放大器的出端，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。 （3）复位信号RST

该信号高电平有效，在输入端保持两个周期的高电平后，完成复位操作。 （4）地址锁存允许ALE

系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现了P0口数据与低位地址的复用 （5）最小系统

单片机最小系统包括CPU、供电系统、时钟系统、复位系统。 （6）I/O口功能

STCL1108XE共有五组I/O端口，每组八路，共40根I/O口线。

◆P0口。P0口共8根I/O口线，分别为：P0.0-P0.7，做一般I/O口使用。

◆P1口。P1口共8根I/O口线，分别为：P1.0-P1.7，其中P1.0，P1.6，P1.7具有复用功能，具体如表1所示。

◆P2口。P2口共8根I/O口线，分别为：P2.0-P2.7，做一般I/O口使用。

◆P3口。P3口共8根I/O口线，分别为：P3.0-P3.7，每一位都具有复用功能，具体如表2所示。

◆P4口。P4口共8根I/O口线，分别为：P4.0-P4.7，其中P4.4、P4，7具有复用功能。具体如表3所示。

表1 p1口的复用功能

端口引脚 P1.0

复用功能

CLKOUT2：可编程时钟输出引脚2，利用独立波特率发

生器BRT的益处作为时钟输出

P1.6

:扩展外部中断触发或节电模式的唤醒引脚，可设置为外部下降沿中断，并可在停机、省电模式时，将MCU

唤醒

RXD:可设置为串行口的数据接收端，用作第二串口

P1.7 TDX:可设置为串行口的数据发送，用做第二串口

表3 P3口的复用功能

端口引脚 P4.5

复用功能

ALE：访问片外数据存储器的地址锁存端冲输出端

P4.7

表2 P2口的复用功能

端口引脚 P3.0

RST：片外复位信号输入端

复用功能

:扩展外部中断触发或节电模式的唤醒引脚，可设置为外部下降沿中断，并可在停机、省电模式时，将MCU

唤醒

RXD:可设置为串行口的数据接收端，用作第二串口

P3.1 P3.2 P3.3 P3.4

TXD：串行口的默认数据发送端 :外部中断0中断请求输入端 :外部中断1请求输入端

CLKOUT0:可编程时钟输出引脚0，利用T0的益处作为

时钟的输出

:扩展外部中断触发或节电模式的唤醒引脚，可设置为外部下降沿中断，并可在停机、省电模式时将MCU唤

醒

P3.5 CLKOUT1:可编程时钟输出引脚1，利用T1的益处作为

时钟的输出

:扩展外部中断触发或节电模式的唤醒引脚，可设置为外部下降沿中断，并可在停机、省电模式时将MCU唤

醒

P3.6 P3.7

:扩展外数据存储器的写扩展端 :扩展片外数据存储器的读控制端

3.2 语音控制部分 3.2.1LD3320管脚介绍

说明：IO方向: I表示输入 O表示输出 AD分类: A表示模拟信号 D表示数字信号