一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于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；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；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；主控制器指以ARM芯片搭建的系统，接收并处理环境信息以及语音识别信息，进而驱动执行机构的相应的设备。本发明专利技术不仅实现了通过语音控制家电设备，还实现了家居环境信息的采集并对其中的异常信息进行报警提示，提高了家居生活的便捷性与安全性。

An intelligent home system based on ZigBee and speech recognition

The present invention provides an intelligent ZigBee system and Home Furnishing based on speech recognition, including environmental information acquisition terminal, interactive terminal, controller and actuator; environmental information acquisition terminal consists of ZigBee terminal nodes and coordinator, ZigBee terminal node connecting each sensor to obtain environmental information, and environmental information by building ZigBee the wireless network is sent to the coordinator; interactive terminal by speech recognition module and liquid crystal display, voice recognition module to obtain user voice information, and voice information recognition, the LCD screen will feedback on environmental information and safety information to the user; the main controller refers to the system with ARM chip to build the receiving and processing of environmental information speech recognition and information, drive the corresponding actuator and. The invention not only realizes the control of the appliance through voice, but also realizes the collection of the information of the household environment, and alarms the abnormal information of the household environment, thereby improving the convenience and the safety of the household life.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术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，本专利技术的构思如下：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，本专利技术采用如下技术方案：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，本专利技术具有如下的优点：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为本专利技术智能家居系统的概念图。图2为本专利技术智能家居系统的整体架构图。图3为本专利技术智能家居系统的硬件连接示意图。图4为本专利技术智能家居系统的ZigBee网络拓扑结构。图5为本专利技术智能家居系统的ZigBee终端节点工作流程图。图6为本专利技术智能家居系统的ZigBee协调器工作流程图。图7为本专利技术智能家居系统的语音识别模块工作流程图。图8为本专利技术智能家居系统的主控制器工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施例做一详细描述。如图1至图3所示，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8、人机交互终端2、主控制器3及执行机构4；所述环境信息获取终端8由ZigBee终端节点6和协调器7构成，ZigBee终端节点6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5发送至协调器7；所述人机交互终端2由语音识别模块201和液晶显示屏202构成，语音识别模块201获取用户的语音信息，并将语音信息进行识别，液晶显示屏202将环境信息和安全信息反馈给用户1；所述主控制器3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8获得的环境信息以及通过人机交互终端2获得的语音识别信息，进而驱动执行机构4的相应的设备。所述环境信息获取终端8由若干ZigBee终端节点6和一个协调器7构成，所述ZigBee终端节点6连接传感器系统，所述传感器系统包括温湿度传感器601、CO2浓度传感器602、烟雾传感器603，传感器系统采集环境信息发送至若干个ZigBee终端节点6，ZigBee终端节点6将信息汇总至协调器7，再通过串口发送至主控制器3。ZigBee终端节点6的工作流程如图5所示。家居内ZigBee网络节点分布如图4所示，采用星型网络拓扑结构将若干ZigBee终端节点6分布在室内的客厅、卫生间、卧室和厨房，每个ZigBee终端节点6单独供电并连接传感器，获取放置点的环境信息，在门口放置协调器7来汇聚各个ZigBee终端节点6的环境信息，ZigBee网络节点数据传输范围在七十米左右，满足房屋内ZigBee终端节点6和协调器7之间数据传输的距离要求。所述人机交互终端2包括语音识别模块201和液晶显示屏202，所述语音识别模块201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3；所述液晶显示屏202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3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202反馈给用户1。所述主控制器3基于STM32F103系列芯片，接收协调器7采集的环境信息和语音识别模块201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202及驱动执行机构4完成用户1指示的动作。所述执行机构4包括家电设备401、通信设备402和报警设备403；所述家电设备401指家居中的电灯、窗帘、电视和空调，主控制器3通过普通I\O引脚连接继电器驱动家电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，其特征在于，包括环境信息获取终端（8）、人机交互终端（2）、主控制器（3）及执行机构（4）；所述环境信息获取终端（8）由ZigBee终端节点（6）和协调器（7）构成，ZigBee终端节点（6）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（5）发送至协调器（7）；所述人机交互终端（2）由语音识别模块（201）和液晶显示屏（202）构成，语音识别模块（201）获取用户的语音信息，并将语音信息进行识别，液晶显示屏（202）将环境信息和安全信息反馈给用户（1）；所述主控制器（3）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（8）获得的环境信息以及通过人机交互终端（2）获得的语音识别信息，进而驱动执行机构（4）的相应的设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，其特征在于，包括环境信息获取终端（8）、人机交互终端（2）、主控制器（3）及执行机构（4）；所述环境信息获取终端（8）由ZigBee终端节点（6）和协调器（7）构成，ZigBee终端节点（6）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（5）发送至协调器（7）；所述人机交互终端（2）由语音识别模块（201）和液晶显示屏（202）构成，语音识别模块（201）获取用户的语音信息，并将语音信息进行识别，液晶显示屏（202）将环境信息和安全信息反馈给用户（1）；所述主控制器（3）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（8）获得的环境信息以及通过人机交互终端（2）获得的语音识别信息，进而驱动执行机构（4）的相应的设备。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，其特征在于，所述环境信息获取终端（8）由若干ZigBee终端节点（6）和一个协调器（7）构成，所述ZigBee终端节点（6）连接传感器系统，所述传感器系统包括温湿度传感器（601）、CO2浓度传感器（602）、烟雾传感器（603），传感器系统采集环境信息发送至若干个ZigBee终端节点（6），ZigBee终端节点（6）将信息汇总至协调器（7），再通过串口发送至主控制器（3）。3.根据权利要求1所述的基于ZigBee和语音识别的智能家居系统，其特征在于，所述人机交互终端（2）包括语音识别模块（201）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帮华，吴峥，汤涛，张永怀，樊丞成，张佳杨，谢静贤，顾浩文，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31