交互式智能家居系統(tǒng)設(shè)計論文

基于Arduino單片機(jī)的語音 交互式智能家居系統(tǒng)設(shè)計

智能家居，又名智能住宅，從組成上說，是以我們平常所居住的住宅作為基礎(chǔ)平臺，結(jié)合了計算機(jī)科學(xué)、建筑學(xué)、機(jī)械工程學(xué)，電子電氣學(xué)，控制論、安防技術(shù)等多種復(fù)雜的學(xué)科，相互交叉和相互融合后的科技產(chǎn)物。它將我們家里種類繁多且毫無關(guān)聯(lián)的家居設(shè)施，全部組織連接在一起，組成一個完整的“生態(tài)圈”，在這個生態(tài)圈里，每一個沒有生命的東西都是活的，擁有了生命與智慧。從目的來說，它是時代與科技的進(jìn)步下，使得人們需要一個智能的、高效的家庭綜合管理平臺，來處理住宅設(shè)施的聯(lián)動與家居日常事務(wù)，讓我們的居住環(huán)境變得更加的安全、更加的舒適，讓我們的生活充滿更多的便利性和藝術(shù)性，它的環(huán)保與節(jié)能，也正好迎合了新時代可持續(xù)發(fā)展中節(jié)能減排的理念。

本次的畢業(yè)設(shè)計主要完成的任務(wù)有：首先使用多種傳感器及模塊搭建一個智能家居模型，像紅外線避障模塊、人體紅外線感應(yīng)模塊，雨滴雨水模塊，直流減速電機(jī)，紅外線收發(fā)管，藍(lán)牙模塊和繼電器模塊等，通過手機(jī)的語音軟件與Arduino單片機(jī)做的智能家居控制系統(tǒng)的交互，實現(xiàn)對家居模型的每個智能部件操控，比如門，窗戶，燈，風(fēng)扇，電視等等，通過語音交互還能了解環(huán)境的溫濕度，查看設(shè)備工作狀態(tài)等等，以此來說明語音交互式智能家居的構(gòu)成原理，并使這種技術(shù)未來能夠在真實的家居中得以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能家居；語音識別；Arduino單片機(jī)；安卓開發(fā)

本篇論文主要解決的問題就是探索人與智能家居交互方式的新方式，傳統(tǒng)的交互方式是通過遙控設(shè)備遙控或者固定家居的行為方式，而本篇論文的設(shè)計則是讓人與智能家居之間可以通過語音交互的方式進(jìn)行互動，這使得智能家居在控制上得到了極大的便捷性。

既然是語音交互式智能家居系統(tǒng)，那么要實現(xiàn)語音識別就是必須的，于是需要進(jìn)行語音識別方案的確定與論證，確定了方案之后，就是方案的實施過程。語音識別這一步完成之后，就是家居模型的搭建，因為需要一個智能的家居模型來演示與驗證語音交互這個過程，確定系統(tǒng)的可行性。模型主要包含五個部分，有智能門，智能窗，智能燈，智能風(fēng)扇，紅外線類設(shè)備模塊與環(huán)境監(jiān)測模塊。設(shè)計過程首先是對每個模塊進(jìn)行單獨設(shè)計與調(diào)試，使其能夠通過語音與家居系統(tǒng)進(jìn)行交互，控制門的打開關(guān)閉，窗戶的打開關(guān)閉，窗戶在下雨時自動關(guān)閉，控制燈的開啟與關(guān)閉，風(fēng)扇的打開關(guān)閉，控制由電腦模擬的電視開開和關(guān)閉，切換節(jié)目等等。最后進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，驗證所有模塊的協(xié)調(diào)性及系統(tǒng)的整體性能，說明語音交互式智能家居系統(tǒng)已經(jīng)成功實現(xiàn)。

硬件介紹

2.2.1 Ardunio主控簡單介紹

Arduino是單片機(jī)DIY世界中的魔方積木，它是由一個歐洲的團(tuán)隊在2005年冬季開發(fā)的，他最大的特點就是便捷靈活、上手方便。它擁有各種各樣的型號，還有配套的IDE開發(fā)工具。它是在simple I/O的開源碼基礎(chǔ)上構(gòu)建的，基于AVR的內(nèi)核。它的開發(fā)環(huán)境類似于Java和C語言的開發(fā)環(huán)境，這使得有C語言基礎(chǔ)的開發(fā)者能夠輕松上手。Arduino單片機(jī)可以很容易拿來做控制器，使用上比多數(shù)單片機(jī)都要方便。Arduino單片機(jī)可以很方便的與各種各樣的傳感器搭配使用，構(gòu)建好電路連接之后，使用安裝在計算機(jī)中IDE編寫程序代碼，代碼通過編譯后將以二進(jìn)制的形式燒錄到Arduino的flash里面，然后程序會告知Arduino單片機(jī)要做些什么了，該怎么做，比如通過控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。

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本次畢業(yè)設(shè)計使用了兩種型號的Arduino單片機(jī)，分別是Arduino-UNO單片機(jī)，一塊用作主控制系統(tǒng)，另一塊用作輔助控制系統(tǒng)，Arduino-Pro mini（一塊）用作紅外接收機(jī)控制。