[发明专利]一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统

说明书

技术领域

本发明属于智能家居和嵌入式应用领域，具体涉及一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统。

背景技术

房屋作为人们日常主要活动场所之一，其设施环境和人们的身心健康息息相关。随着科学技术的飞速发展，人们对房屋提出了智能化、安全化、节能化等更多需求。传统智能家居存在着以下三个方面的问题：（1）大多利用总线技术将家居设备连接在一起，带来家居布线复杂、维护难度大、维护成本高等问题。（2）对室内环境信息采集较少，随着全球空气质量日益下降，室内气体检测尤为重要。（3）需要使用者对智能化设备有一定了解，开关、按键和终端设备操作复杂，老人和小孩控制难度大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，利用ZigBee无线传感网络采集室内多位置的环境信息，通过语音作为人机交互方式，控制家居设备，解决了上述布线复杂、维护难度大和适用人群范围小等问题。

为达到上述目的，本发明的构思如下：

该系统基于ZigBee无线网络、语音识别、ARM单片机等，采集室内多个位置的环境信息并显示。环境信息包括温度、湿度、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、烟雾等，信息异常时，通过灯光、蜂鸣器提示室内用户；通过GPRS模块发送报警信息给不在室内的用户。另一方面，语音识别模块识别用户发送的语音信息，识别信息传递到ARM主控芯片通过外接继电器控制家电设备。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，包括环境信息获取终端、人机交互终端、主控制器及执行机构；所述环境信息获取终端由ZigBee终端节点和协调器构成，ZigBee终端节点连接各个传感器获取环境信息，并将环境信息通过搭建的ZigBee无线网络发送至协调器；所述人机交互终端由语音识别模块和液晶显示屏构成，语音识别模块获取用户的语音信息，并将语音信息进行识别，液晶显示屏将环境信息和安全信息反馈给用户；所述主控制器指以ARM芯片搭建的系统，接收并处理通过环境信息获取终端获得的环境信息以及通过人机交互终端获得的语音识别信息，进而驱动执行机构的相应的设备。

所述环境信息获取终端由若干ZigBee终端节点和一个协调器构成，所述ZigBee终端节点连接传感器系统，所述传感器系统包括温湿度传感器、CO₂浓度传感器、烟雾传感器，传感器系统采集环境信息发送至若干个ZigBee终端节点，ZigBee终端节点将信息汇总至协调器，再通过串口发送至主控制器。

所述人机交互终端包括语音识别模块和液晶显示屏，所述语音识别模块基于LD3320芯片，该芯片内部集成了快速及稳定的算法，在使用前不需要提供大量的语音数据进行训练，最多能够写入50个关键词进行语音识别，识别结果通过串口发送至主控制器；所述液晶显示屏显示环境信息及安全信息，所述环境信息包括室内温湿度、CO₂浓度、烟雾参考值；所述安全信息通过主控制器将接收到的实时环境参数和预先设定的环境参数阈值对比，综合分析出结果通过液晶显示屏反馈给用户。

所述主控制器基于STM32F103系列芯片，接收协调器采集的环境信息和语音识别模块的语音命令识别信息，综合分析后，将环境信息和安全信息输出到液晶显示屏及驱动执行机构完成用户指示的动作。

所述执行机构包括家电设备、通信设备和报警设备；所述家电设备指家居中的电灯、窗帘、电视和空调，主控制器通过普通I/O引脚连接继电器驱动家电设备；所述通信设备指GPRS模块，通过串口和主控制器通信，完成拨打用户电话和给用户发送短信的功能；报警设备指蜂鸣器，通过主控制器普通I/O口和三极管驱动，发生紧急情况时发出尖锐的声音提醒用户。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本系统通过语音识别芯片的应用，结合ZigBee网络和传感器系统对家居环境数据的采集，利用蜂鸣器和GPRS远程通信作为系统报警装置，首先实现了用户语音控制家电设备，而不是阅读复杂的说明书或者操控繁多的按键，然后用户了解家居环境更加具体，最后用户居住环境安全性大大提高。

附图说明

图1为本发明智能家居系统的概念图。

图2为本发明智能家居系统的整体架构图。

图3为本发明智能家居系统的硬件连接示意图。

图4为本发明智能家居系统的ZigBee网络拓扑结构。

图5为本发明智能家居系统的ZigBee终端节点工作流程图。