北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院　周　根　楊　操　張　琴　禹麗妮　楊　靜

基于STM32單片機(jī)語音遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計

北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院周根楊操張琴禹麗妮楊靜

本設(shè)計是由STM32單片機(jī)作為主控模塊，STC89C51單片機(jī)作為從機(jī)處理模塊，子模塊是由LD3320非特定型語音識別模塊、Zigbee無線傳輸模塊四大模塊組成。通過LD3320非特定型語音識別模塊完成語音識別分析等任務(wù)，然后將分析過的語音命令經(jīng)過SPI串口通信協(xié)議傳送給STM32單片機(jī)。再經(jīng)過軟件編程使得STM32單片機(jī)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。然后直接由語音通過無線發(fā)射器和無線接收器實現(xiàn)對“被控制物”進(jìn)行語音遠(yuǎn)程控制。如：電燈的狀態(tài)、電風(fēng)扇的狀態(tài)等等。

STM32F103XX；SPI串口通信協(xié)議；STC89C51；Zigbee；LD3320

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生活水平的不斷提高，自動控制和遠(yuǎn)程控制已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。目前，無論是在工業(yè)制造市場、還是智能家居的開發(fā)與應(yīng)用等方面，語音遠(yuǎn)程控制都具有相當(dāng)大的市場潛力;語音識別更是智能化發(fā)展的主流方向。并且當(dāng)今社會計算機(jī)軟硬件技術(shù)、大規(guī)模的集成電路、通訊技術(shù)等已相當(dāng)成熟，一些復(fù)雜的語音識別系統(tǒng)已經(jīng)完全制成了專用芯片;可以預(yù)測在未來幾年里，語音識別系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛，各種各樣的語音識別系統(tǒng)的產(chǎn)品將出現(xiàn)在市場上，從而使人們的生活“隨音所欲”，更加舒適、便捷。

1　總體設(shè)計方案

基于STM32的語音遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計 如圖下圖所示：

本系統(tǒng)主要由控制器和被控對象組成，人們可以通過語音描述選擇控制對象和使被控對象要做出的動作響應(yīng)，LD3320非特定型語音識別模塊采集語音信息，隨即將所采集的語音信息通過串口傳送至STM32單片機(jī)，通過STM32單片機(jī)處理該命令信息，再將此信息經(jīng)無線發(fā)送模塊發(fā)送出去，當(dāng)被控對象的無線接收模塊接收到信息便會把信息送給51單片機(jī)處理，51單片機(jī)通過內(nèi)部程序使被控對象做出相應(yīng)的動作響應(yīng)。如，可以選擇電風(fēng)扇開或關(guān)，以及風(fēng)速大小的選??；對電燈而言可以控制其亮或者滅，也可以選擇其明或者暗。

2　STM32控制模塊

在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計中，為了提高系統(tǒng)的性能和可靠性，系統(tǒng)采用有意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的高性能微控制器STM32F103VCT6。STM32F103系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內(nèi)核，該內(nèi)核使用33000門，其性能可達(dá)1.25DMIPS/MHz。如果以最高主頻72MHz運(yùn)行，處理器性能可達(dá)90DMIPS。STM32F103系列為ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的32位“增強(qiáng)型”Cortex-M3微控制器，他的外設(shè)包括2個12位的多功能、多通道的ADC、6個通用16位定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個I2C和SPI、3個USART、一個USB和一個CAN。芯片供電電壓2.0-3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。其實物如下圖所示。

3　Zigbee無線傳輸模塊

ZigBee技術(shù)是新一代雙向無線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于距離短、功耗低、傳輸速率低的自動控制系統(tǒng)中。它主要工作在無需注冊全球通用2.4GHz的ISM免費(fèi)頻段。ZigBee技術(shù)傳輸距離是100～1000m，典型距離是250m，數(shù)據(jù)傳輸速率范圍是20～250Kb/s。ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可由65000個無線通信模塊組成，其構(gòu)成類似于現(xiàn)在的移動通信的CDMA（碼分多址連接網(wǎng)）或GSM（全球移動通信系統(tǒng)網(wǎng)），每一個ZigBee無線通信模塊相當(dāng)于移動通信網(wǎng)絡(luò)中的一個基站，在整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，各個ZigBee無線通信模塊之間可以互相通信。

4　LD3320語音模塊

LD3320 芯片是一款“語音識別” 專用芯片。該芯片集成了語音識別處理器和一些外部電路，包括 AD、 DA 轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等。本片不需要外接任何的輔助芯片如 Flash、RAM 等，直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實現(xiàn)語音識別/聲控/人機(jī)對話功能。并且，識別的關(guān)鍵詞語列表是可以態(tài)編輯的。

5　實物展示圖

主機(jī)控制板:STM32F103VCT6單片機(jī)模塊 LD3320語音模塊zigbee無線傳輸發(fā)送模塊構(gòu)成。

從機(jī)控制板:LED燈 STC單片機(jī) Zigbee無線傳輸接收模塊 繼電器模塊 蜂鳴器 OLED顯示屏 小風(fēng)扇構(gòu)成。

6　結(jié)語

本設(shè)計以STM32單片機(jī)為控制核心的語音遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，通過語音模塊的采集、無線傳輸模塊的接收和發(fā)送對“被控對象”的控制，控制器簡單易操作、小巧、美觀、方便攜帶，可以一次性實現(xiàn)對多個對象的控制且控制距離遠(yuǎn)，實用性較強(qiáng)。

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指導(dǎo)老師：王強(qiáng)（助教）。