智能語音控制臺燈的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

畢業(yè)設(shè)計說明書題目：智能語音控制臺燈的設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)班級：學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年4月25日摘要近年來，我國青少年近視發(fā)病率節(jié)節(jié)上升，發(fā)病人數(shù)居全球首位，達(dá)到歷史空前水平。近視正嚴(yán)重危害青少年的健康成長，同時影響我國高素質(zhì)人才職業(yè)的篩選，縮小特殊職業(yè)人員的選取范圍，更是對實現(xiàn)我國二十一世紀(jì)健康目標(biāo)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在的青少年之所以出現(xiàn)這么嚴(yán)重的近視問題，原因在于平生生活學(xué)習(xí)中不注意坐姿，離光源太近，久而久之就出現(xiàn)了視力下降的情況。我們設(shè)計的這種燈，它可以根據(jù)使用者需要的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，你如果覺得燈光太亮，你只要告訴它暗一點，它便會暗一點，如果覺得太暗了，你便可對它說亮一點，它便會智能調(diào)節(jié)燈光的亮度。保護(hù)好視力防止近視的發(fā)生，這些功能都是臺燈根據(jù)語音識別來判斷你所需的燈光亮度，更是起到省電的作用。關(guān)鍵詞：語音識別;Arduino;LED燈AbstractInrecentyears,theincidenceofmyopiainourcountryhasbeenrising,thenumberoftheincidenceoftheworld'sfirstplace,toachievetheunprecedentedlevelofhistory.Myopiaisaseriousharmtothehealthygrowthofyoungpeople,atthesametimeaffecttheselectionofprofessionalpersonnelinourcountry,narrowthescopeofthespecialprofessionalpersonnel,butalsotoachievetheseriouschallengetothehealthofourcountryintwenty-firstCentury.Nowthereasonfortheemergenceofsuchaseriousproblemofmyopia,thereasonliesinthestudyoflifeinlife,notpayattentiontositting,tooclosetothelightsource,overtime,therehasbeenadeclineinvision.Wedesignthiskindoflight,itcanbeadjustedaccordingtothebrightnessoftheuser'sneed,ifyoufeelthatthelightistoobright,youjusttellitalittlebit,itwillbedark,ifyoufeeltoodark,youcansaythatitisbright,itwillbesmartadjustthebrightnessoflight.Protecteyesighttopreventtheoccurrenceofmyopia,thesefunctionsarebasedonthetablelamptodeterminethelightintensityofyourneed,butalsotoplayaroleinpower.Keywords:speechrecognition;Arduino;LEDdesklamp目錄1.緒論 11.1選題目的 11.2學(xué)術(shù)成果回顧 12.產(chǎn)品功能分析 12.1自定語音控制臺燈的開關(guān)及光照強(qiáng)度功能 13.產(chǎn)品設(shè)計 23.1系統(tǒng)框架 23.2功能模塊選型 23.2.1中文語音識別模塊簡介 23.2.2核心板選型 33.3設(shè)計方案 53.3.1設(shè)計思路 53.3.2外觀設(shè)計 63.3.3材料清單 74.結(jié)論 7參考文獻(xiàn) 8致謝 8附錄程序代碼 8緒論1.1選題目的這種語音臺燈的主要目的是智能語音控制調(diào)節(jié)燈、防止青少年近視。很多青少年在做作業(yè)或者看書的時候，喜歡趴著看或者湊近看，不注意坐姿，離光源太近。這種壞習(xí)慣的養(yǎng)成，和臺燈的光照強(qiáng)度有一定的關(guān)系。所以，語音控制開關(guān)燈，一方面可通過特定的語音來輕松的控制臺燈的開關(guān)和光照強(qiáng)度，一定程度上幫助預(yù)防青少年近視；另一方面，智能語音控制開關(guān)燈能避免摸黑開燈，防止跌倒，同時更有利于節(jié)能和環(huán)保。1.2學(xué)術(shù)成果回顧經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，如今市場上已有智能節(jié)能燈的產(chǎn)品有很多，比如最常見的樓道上裝有聲控?zé)簦砩嫌腥松蠘禽p輕的響聲就能觸發(fā)開燈，基于這個設(shè)計，我們想到了設(shè)計一種在室內(nèi)用的聲控臺燈，但是樓道聲控?zé)舻脑盹@然不適用于臺燈。基于這個樓道聲控?zé)舻脑O(shè)計原理，本人想到一種能通過識別特定詞匯來開關(guān)燈的智能臺燈，通過識別特定詞匯來開關(guān)燈，更輕松智能同時也更加節(jié)能和環(huán)保。產(chǎn)品功能分析這次設(shè)計的智能臺燈主要采用了語音識別模塊、Arduino擴(kuò)展板、電源模塊和LED模塊。語音識別模塊通過識別特定的語音，輸出信號給Arduino板內(nèi)部芯片接收，繼而輸出信號來控制燈泡的開關(guān)及光照強(qiáng)度。2.1自定語音控制臺燈的亮滅及光照強(qiáng)度功能語音識別功能主要采用語音識別模塊，當(dāng)有電源提供電時，如果開關(guān)閉合，語音識別功能開啟。當(dāng)有人對著臺燈說“開燈”時，臺燈就會亮起來，此處我們編寫的程序是“kaideng”,當(dāng)語音識別模塊接收到“關(guān)燈”、“亮一點”、“暗一點”時，臺燈會相應(yīng)的關(guān)燈及產(chǎn)生亮度的變化。產(chǎn)品設(shè)計3.1系統(tǒng)框架3.2功能模塊選型3.2.1中文語音識別模塊簡介VoiceRecognition語音識別模塊是一款只需要在主控MCU的程序中設(shè)定好要識別的關(guān)鍵詞語列表，并動態(tài)地把這些關(guān)鍵詞語以字符的形式傳送到芯片內(nèi)部，就可以對用戶說出的關(guān)鍵詞語進(jìn)行識別，不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音的非特定人語音識別模塊。該模塊可以設(shè)置50項候選識別句，每個識別句可以是單字，詞組或短句，長度為不超過10個漢字或者79個字母的拼音串，可由一個系統(tǒng)支持多種場景。VoiceRecognition語音識別模塊采用疊層設(shè)計，可以直接插接到Arduino控制器上，用戶使用Arduino便可以快速設(shè)計產(chǎn)品原型，例如電磁爐/微波爐/洗衣機(jī)/智能家電操作，導(dǎo)航儀，MP3/MP4，數(shù)碼像框，機(jī)頂盒/彩電遙控器，智能玩具/對話玩具，PMP/游戲機(jī)，自動售貨機(jī)，地鐵自動售票機(jī)，導(dǎo)游機(jī)，樓宇電視的廣告點播，照明系統(tǒng)的聲控等等。與我們開發(fā)的MP3語音模塊配合即可制作出完美的人機(jī)對話互動作品，例如語音控制人形機(jī)器人做各種動作或控制小車方向都不在話下。①技術(shù)規(guī)格：工作電源DC5V，兼容Arduino和ArduinoMEGA控制器，具有板載MIC（麥克風(fēng)），支持單聲道輸入，具有DFRuinoPlayer模塊UART/I2C接口，具有DFRuinoPlayer模塊UART/I2C接口切換開關(guān)（MEGA只能使用UART接口），占用端口：數(shù)字口2,4,9,11,12,13，僅適用于對中文識別，尺寸：長54mm×寬47mm。②原理圖（如圖3.2）：圖3.2圖核心板選型1)方案一選用Arduino

MEGA2560

R3ArduinoMega是一塊以ATmega2560為核心的微控制器開發(fā)板，本身具有54組數(shù)字I/Oinput/output端（其中14組可做PWM輸出），16組模擬比輸入端，4組UART（hardwareserialports），使用16MHzcrystaloscillator。由于具有bootloader，因此能夠通過USB直接下載程序而不需經(jīng)過其他外部燒寫器。供電部份可選擇由USB直接提供電源，或者使用AC-to-DCadapter及電池作為外部供電。由于開放原代碼，以及使用Java概念（跨平臺）的C語言開發(fā)環(huán)境，讓Arduino的周邊模塊以及應(yīng)用迅速的成長。而吸引Artist使用Arduino的主要原因是可以快速使用Arduino語言與Flash或Processing…等軟件通訊，作出多媒體互動作品。Arduino開發(fā)IDE介面基于開放原代碼原則，可以讓您免費下載使用于專題制作、學(xué)校教學(xué)、電機(jī)控制、互動作品等等。電源設(shè)計：ArduinoMega的供電系統(tǒng)有兩種選擇，USB直接供電或外部供電。電源供應(yīng)的選擇將會自動切換。外部供電可選擇AC-to-DCadapter或者電池，此控制板的極限電壓范圍為6V~12V，但倘若提供的電壓小于6V，I/O口有可能無法提供到5V的電壓，因此會出現(xiàn)不穩(wěn)定；倘若提供的電壓大于12V，穩(wěn)壓裝置則會有可能發(fā)生過熱保護(hù)，更有可能損壞ArduinoMEGA。因此建議的操作供電為6.5~12V，推薦電源為7.5V或9V。

圖3.3圖3.32)方案二選用STC89C52STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。(其原理圖及封裝圖如下)。圖3.5圖3.4圖3.5圖3.4經(jīng)比較，發(fā)現(xiàn)方案一中的Arduino板不僅I/O口多，而且還能接外部電源，多功能應(yīng)用不僅使得電路簡單，其前景也非?？捎^，更是與中文語音識別模塊VoiceRecognition兼容，正符合我們此次設(shè)計的要求，所以我們這個設(shè)計選用方案一，且語音識別即可直接選用中文語音識別模塊VoiceRecognition（如圖3.6所示）。圖3.6圖3.63.3設(shè)計方案3.3.1設(shè)計思路由于普遍可見的手動式開關(guān)臺燈已經(jīng)趕不上社會發(fā)展的潮流了，并且對青少年來說也不是心儀的產(chǎn)品，一個可以聲控的臺燈自然而然就吸引人得目光。此次設(shè)計，我們根據(jù)傳統(tǒng)的臺燈進(jìn)行改造，運用類似走廊聲控?zé)舻脑恚ㄟ^特定的語音來控制臺燈的亮滅及亮度。先整體規(guī)劃確定此次作品設(shè)計的功能，然后再按照功能的具體要求，進(jìn)行各個模塊的設(shè)計并逐個進(jìn)行調(diào)試，等整個設(shè)計的調(diào)試全部成功后再將其合到一起，進(jìn)行整個設(shè)計的調(diào)試，最終成為一個完整的作品。以下是整個思路的流程圖。圖3.7圖3.7電路連接圖：圖外觀設(shè)計現(xiàn)今社會講究的就是廢物利用及環(huán)保，在平時生活中就有許多可以回收利用的東西而被浪費，因此我們這次設(shè)計的外部裝飾來源于生活。此次設(shè)計燈罩采用平時喝水喝粥的小紙杯，燈柱及底柱采用紙盒，整體用貼紙美化。圖3.9圖3.9圖3.10圖材料清單表1材料清單表材料型號數(shù)量金額ARDUINO板ArduinoMEGA2560R31￥35語音識別模塊中文語音識別模塊1￥190LED燈/12￥1電池3.7V/40000mA2￥5.8電池盒5號/13682￥4.9按鍵/2￥0.14.結(jié)論此次設(shè)計是通過ArduinoMEGA2560R3板結(jié)合中文語音識別模塊的系統(tǒng)，經(jīng)過測試可以實現(xiàn)臺燈的開關(guān)及光照強(qiáng)度，在設(shè)計的過程中，其模塊原理力求簡單，充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢和編程靈活性。本次畢業(yè)設(shè)計作品對于我來說意義非凡，代表著本人在校學(xué)習(xí)的成果。本次畢業(yè)設(shè)計的作品，從一開始的選題到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)、疑問解決，到最后的調(diào)試和測試，將所學(xué)過的理論知識和實踐結(jié)合起來，動手能力得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。這次畢業(yè)設(shè)計，是我學(xué)習(xí)專業(yè)知識和技能的好機(jī)會，我在這個過程中收獲了許多。在程序、安裝和調(diào)試軟件、硬件過程中會遇到各種各樣的問題，這要求時刻保存冷靜，積極努力地去思考和聯(lián)系書本理論知識，碰到一些疑難疑問解決不了的虛心請教老師同學(xué)。最后在老師同學(xué)的幫助下，圓滿的解決了這些問題，實現(xiàn)了整個作品設(shè)計與最后調(diào)試，很好的完成了本次設(shè)計任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1]《ARDUINO程序設(shè)計基礎(chǔ)（第二版）》等[2]王娟，胡來林.中小學(xué)Arduino機(jī)器人特性及其實例開發(fā)[J].中國教育信息化.2013(01)[3]施曉紅；淺析燈具的電源連接器的技術(shù)創(chuàng)新[J].照明工程學(xué)報，2008.03[4]申建國，王暖臣.語音識別程序的開發(fā)與應(yīng)用[J].計算機(jī)應(yīng)用研究.2000（12）[5]何璠，孫甲松，王作英.連續(xù)語音識別系統(tǒng)中的Onepass搜索方法[J].計算機(jī)應(yīng)用.2004(07)致謝經(jīng)過差不多一個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計圓滿完成，作為一個應(yīng)屆畢業(yè)生，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有老師的督導(dǎo)指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)的支持，想要完成這次設(shè)計難度是挺大的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師劉凱老師。劉凱老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，專配草圖等整個過程中都給予了我悉心的教導(dǎo)。在設(shè)計過程中，程序編寫錯誤，劉老師都會細(xì)心的糾正并且告訴我其中的緣由。除了劉老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神更是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次我還都要感謝和我一起做畢業(yè)的易笑同學(xué)，雖然我們做的是不同的功能，但是她在此次設(shè)計中給我提供了許多有用的資料，勤奮工作，自始自終和我并肩作戰(zhàn)。如果沒有她的努力，此次設(shè)計的完成也將不會這么完美。最后，我向電子信息工程學(xué)院的全體老師們再次表示衷心額感謝：謝謝你們，謝謝你們?nèi)陙韺ξ业南ば脑耘喔戒洺绦虼a#include<Voice.h>#defineSUM4uint8nAsrStatus=0;charsRecog[SUM][80]={"kaideng","guandeng","liangyidian","anyidian"};intled=8;intval=0;intkey=30;intnewkey;voidfinally(unsignedcharn){switch(n) { case0: Serial.println("kaideng");Serial.println("");val=255; break; case1: Serial.println("guandeng");val=0; break; case2: Serial.println("liangyidian");val=val+50;if(val>255)val=255; break; case3: Serial.println("anyidian");val=val-50;if(val<0)val=0; break; default: Serial.println("error");Serial.println(""); break; }analogWrite(led,val);}voidExtInt0Handler(){Voice.ProcessInt0(); }voidsetup(){Serial.begin(9600);Voice.Initialise(MIC,VoiceRecognitionV1);attachInterrupt(0,ExtInt0Handler,LOW);pinMode(led,OUTPUT);pinMode(key,INP