基于PSTN的智能家居遠程語音控制系統(tǒng)設(shè)計
摘要:結(jié)合語音識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)設(shè)計了智能家居語音控制系統(tǒng),根據(jù)智能家居控制的特點以及人機自然交互的理念,設(shè)計了一種利用S3C2410設(shè)計的智能家居語音控制器,給出了整體設(shè)計框圖、硬件電路的各部分具體構(gòu)成以及相應(yīng)的軟件設(shè)計思想。該方案設(shè)計并研制出的語音控制器具有成本低,且既能進行本地控制又能通過PSTN實現(xiàn)遠程控制的特點。實驗表明,該語音控制系統(tǒng)的語音識別效率高,可靠性強。
關(guān)鍵詞:遠程控制;語音識別;PSTN;MFCC;HMM
0 引言
隨著科技的發(fā)展,越來越多的智能家居產(chǎn)品進入人們的家庭,如何對它們進行簡單、有效的控制是擺在人們面前的一個難題。另一方面,人們渴望用電話在需要時遠程控制各種家電以方便生活之需。目前,針對智能家居的遠程控制往往采用類似于計算機網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu),成本較高。由于家電控制網(wǎng)絡(luò)傳送的信息量是很少的,不必像計算機網(wǎng)絡(luò)那樣進行分層設(shè)計,故結(jié)合語音識別技術(shù)、PSTN(公共交換電話網(wǎng))等實現(xiàn)了智能家居的本地及遠程控制。
1 整體方案設(shè)計
目前,常用的語音識別方法有DTW(動態(tài)時間規(guī)整)、HMM(隱馬爾科夫模型)、VQ(矢量量化)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),考慮到數(shù)據(jù)量、實時性、識別率及控制人為多數(shù)的問題,采用了VQ和HMM相結(jié)合的方式。
語音控制系統(tǒng)主要有預處理、特征提取、語音識別及控制程序組成,其原理框圖如圖1所示,圖1中碼書是輸入矢量的近似矢量的集合。
當前控制技術(shù)正從傳統(tǒng)控制向現(xiàn)場總線控制以及網(wǎng)絡(luò)控制跨越,RS 485是現(xiàn)場總線中使用較廣泛的一種,本文結(jié)合語音識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù),采用ARM(三星公司生產(chǎn)的S3C2410)作為語音控制器的處理器,設(shè)計了智能家居語音控制系統(tǒng),其系統(tǒng)框圖如圖2所示。
2 硬件設(shè)計
硬件部分包括預處理模塊設(shè)計、振鈴檢測電路、總線接口設(shè)計以及電器控制電路設(shè)計。其中,預處理模塊包括功率放大電路、自增益控制電路(AGC)、低通濾波器和A/D變換電路。
預處理包括自增益控制電路、低通濾波器及A/D變換電路。自增益控制電路是為了把輸入的語音信號控制在一定的幅度內(nèi),低通濾波器是為了濾除高頻(大于濾波器截止頻率)噪聲。自增益控制電路采用M51304L芯片實現(xiàn);低通濾波器采用4節(jié)巴特沃思型低通濾波器,其截止頻率為4.8 kHz;預加重電路采用集成運算放大器來實現(xiàn)。A/D變換電路采用UDA1341芯片,采樣頻率設(shè)置為8 kHz,通過S3C2410的IIS接口與處理器相連。
2.1 振鈴檢測電路設(shè)計
如圖3所示,電鈴檢測信號通過C8,D1,R3~R5和C9共同構(gòu)成的整形電路整形后輸入光電耦合器TLP521,在光耦的后端轉(zhuǎn)化為TTL電平,然后送到ARM的UART1的RXD端進行檢測。
低通濾波器相關(guān)文章:低通濾波器原理
評論