智能語(yǔ)音控制臺(tái)燈的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：智能語(yǔ)音控制臺(tái)燈的設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)√類(lèi)型：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)班級(jí)：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(lái)，我國(guó)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(zhǎng)，同時(shí)影響我國(guó)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(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)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(wèn)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?cè)O(shè)計(jì)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(jué)得燈光太亮，你只要告訴它暗一點(diǎn)，它便會(huì)暗一點(diǎn)，如果覺(jué)得太暗了，你便可對(duì)它說(shuō)亮一點(diǎn)，它便會(huì)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(tái)燈根據(jù)語(yǔ)音識(shí)別來(lái)判斷你所需的燈光亮度，更是起到省電的作用。關(guān)鍵詞：語(yǔ)音識(shí)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(yǔ)音控制臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)及光照強(qiáng)度功能 13.產(chǎn)品設(shè)計(jì) 23.1系統(tǒng)框架 23.2功能模塊選型 23.2.1中文語(yǔ)音識(shí)別模塊簡(jiǎn)介 23.2.2核心板選型 33.3設(shè)計(jì)方案 53.3.1設(shè)計(jì)思路 53.3.2外觀設(shè)計(jì) 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(yǔ)音臺(tái)燈的主要目的是智能語(yǔ)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(shū)的時(shí)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(tái)燈的光照強(qiáng)度有一定的關(guān)系。所以，語(yǔ)音控制開(kāi)關(guān)燈，一方面可通過(guò)特定的語(yǔ)音來(lái)輕松的控制臺(tái)燈的開(kāi)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(yǔ)音控制開(kāi)關(guān)燈能避免摸黑開(kāi)燈，防止跌倒，同時(shí)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(chǎng)上已有智能節(jié)能燈的產(chǎn)品有很多，比如最常見(jiàn)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(kāi)燈，基于這個(gè)設(shè)計(jì)，我們想到了設(shè)計(jì)一種在室內(nèi)用的聲控臺(tái)燈，但是樓道聲控?zé)舻脑盹@然不適用于臺(tái)燈?；谶@個(gè)樓道聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)原理，本人想到一種能通過(guò)識(shí)別特定詞匯來(lái)開(kāi)關(guān)燈的智能臺(tái)燈，通過(guò)識(shí)別特定詞匯來(lái)開(kāi)關(guān)燈，更輕松智能同時(shí)也更加節(jié)能和環(huán)保。產(chǎn)品功能分析這次設(shè)計(jì)的智能臺(tái)燈主要采用了語(yǔ)音識(shí)別模塊、Arduino擴(kuò)展板、電源模塊和LED模塊。語(yǔ)音識(shí)別模塊通過(guò)識(shí)別特定的語(yǔ)音，輸出信號(hào)給Arduino板內(nèi)部芯片接收，繼而輸出信號(hào)來(lái)控制燈泡的開(kāi)關(guān)及光照強(qiáng)度。2.1自定語(yǔ)音控制臺(tái)燈的亮滅及光照強(qiáng)度功能語(yǔ)音識(shí)別功能主要采用語(yǔ)音識(shí)別模塊，當(dāng)有電源提供電時(shí)，如果開(kāi)關(guān)閉合，語(yǔ)音識(shí)別功能開(kāi)啟。當(dāng)有人對(duì)著臺(tái)燈說(shuō)“開(kāi)燈”時(shí)，臺(tái)燈就會(huì)亮起來(lái)，此處我們編寫(xiě)的程序是“kaideng”,當(dāng)語(yǔ)音識(shí)別模塊接收到“關(guān)燈”、“亮一點(diǎn)”、“暗一點(diǎn)”時(shí)，臺(tái)燈會(huì)相應(yīng)的關(guān)燈及產(chǎn)生亮度的變化。產(chǎn)品設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)框架3.2功能模塊選型3.2.1中文語(yǔ)音識(shí)別模塊簡(jiǎn)介VoiceRecognition語(yǔ)音識(shí)別模塊是一款只需要在主控MCU的程序中設(shè)定好要識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表，并動(dòng)態(tài)地把這些關(guān)鍵詞語(yǔ)以字符的形式傳送到芯片內(nèi)部，就可以對(duì)用戶說(shuō)出的關(guān)鍵詞語(yǔ)進(jìn)行識(shí)別，不需要用戶事先訓(xùn)練和錄音的非特定人語(yǔ)音識(shí)別模塊。該模塊可以設(shè)置50項(xiàng)候選識(shí)別句，每個(gè)識(shí)別句可以是單字，詞組或短句，長(zhǎng)度為不超過(guò)10個(gè)漢字或者79個(gè)字母的拼音串，可由一個(gè)系統(tǒng)支持多種場(chǎng)景。VoiceRecognition語(yǔ)音識(shí)別模塊采用疊層設(shè)計(jì)，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(jì)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(duì)話玩具，PMP/游戲機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，地鐵自動(dòng)售票機(jī)，導(dǎo)游機(jī)，樓宇電視的廣告點(diǎn)播，照明系統(tǒng)的聲控等等。與我們開(kāi)發(fā)的MP3語(yǔ)音模塊配合即可制作出完美的人機(jī)對(duì)話互動(dòng)作品，例如語(yǔ)音控制人形機(jī)器人做各種動(dòng)作或控制小車(chē)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(kāi)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(duì)中文識(shí)別，尺寸：長(zhǎng)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(kāi)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(guò)USB直接下載程序而不需經(jīng)過(guò)其他外部燒寫(xiě)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(kāi)放原代碼，以及使用Java概念（跨平臺(tái)）的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，讓Arduino的周邊模塊以及應(yīng)用迅速的成長(zhǎng)。而吸引Artist使用Arduino的主要原因是可以快速使用Arduino語(yǔ)言與Flash或Processing…等軟件通訊，作出多媒體互動(dòng)作品。Arduino開(kāi)發(fā)IDE介面基于開(kāi)放原代碼原則，可以讓您免費(fèi)下載使用于專(zhuān)題制作、學(xué)校教學(xué)、電機(jī)控制、互動(dòng)作品等等。電源設(shè)計(jì)：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(huì)自動(dòng)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(wú)法提供到5V的電壓，因此會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定；倘若提供的電壓大于12V，穩(wěn)壓裝置則會(huì)有可能發(fā)生過(guò)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(chǔ)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(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)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(shí)器/計(jì)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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)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(jiǎn)單，其前景也非?？捎^，更是與中文語(yǔ)音識(shí)別模塊VoiceRecognition兼容，正符合我們此次設(shè)計(jì)的要求，所以我們這個(gè)設(shè)計(jì)選用方案一，且語(yǔ)音識(shí)別即可直接選用中文語(yǔ)音識(shí)別模塊VoiceRecognition（如圖3.6所示）。圖3.6圖3.63.3設(shè)計(jì)方案3.3.1設(shè)計(jì)思路由于普遍可見(jiàn)的手動(dòng)式開(kāi)關(guān)臺(tái)燈已經(jīng)趕不上社會(huì)發(fā)展的潮流了，并且對(duì)青少年來(lái)說(shuō)也不是心儀的產(chǎn)品，一個(gè)可以聲控的臺(tái)燈自然而然就吸引人得目光。此次設(shè)計(jì)，我們根據(jù)傳統(tǒng)的臺(tái)燈進(jìn)行改造，運(yùn)用類(lèi)似走廊聲控?zé)舻脑?，通過(guò)特定的語(yǔ)音來(lái)控制臺(tái)燈的亮滅及亮度。先整體規(guī)劃確定此次作品設(shè)計(jì)的功能，然后再按照功能的具體要求，進(jìn)行各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)并逐個(gè)進(jìn)行調(diào)試，等整個(gè)設(shè)計(jì)的調(diào)試全部成功后再將其合到一起，進(jìn)行整個(gè)設(shè)計(jì)的調(diào)試，最終成為一個(gè)完整的作品。以下是整個(gè)思路的流程圖。圖3.7圖3.7電路連接圖：圖外觀設(shè)計(jì)現(xiàn)今社會(huì)講究的就是廢物利用及環(huán)保，在平時(shí)生活中就有許多可以回收利用的東西而被浪費(fèi)，因此我們這次設(shè)計(jì)的外部裝飾來(lái)源于生活。此次設(shè)計(jì)燈罩采用平時(shí)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(hào)數(shù)量金額ARDUINO板ArduinoMEGA2560R31￥35語(yǔ)音識(shí)別模塊中文語(yǔ)音識(shí)別模塊1￥190LED燈/12￥1電池3.7V/40000mA2￥5.8電池盒5號(hào)/13682￥4.9按鍵/2￥0.14.結(jié)論此次設(shè)計(jì)是通過(guò)ArduinoMEGA2560R3板結(jié)合中文語(yǔ)音識(shí)別模塊的系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)及光照強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其模塊原理力求簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢(shì)和編程靈活性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)作品對(duì)于我來(lái)說(shuō)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(jì)的作品，從一開(kāi)始的選題到后來(lái)的資料查找、理論學(xué)習(xí)、疑問(wèn)解決，到最后的調(diào)試和測(cè)試，將所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的好機(jī)會(huì)，我在這個(gè)過(guò)程中收獲了許多。在程序、安裝和調(diào)試軟件、硬件過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，這要求時(shí)刻保存冷靜，積極努力地去思考和聯(lián)系書(shū)本理論知識(shí)，碰到一些疑難疑問(wèn)解決不了的虛心請(qǐng)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)作品設(shè)計(jì)與最后調(diào)試，很好的完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1]《ARDUINO程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）》等[2]王娟，胡來(lái)林.中小學(xué)Arduino機(jī)器人特性及其實(shí)例開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)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(bào)，2008.03[4]申建國(guó)，王暖臣.語(yǔ)音識(shí)別程序的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究.2000（12）[5]何璠，孫甲松，王作英.連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中的Onepass搜索方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用.2004(07)致謝經(jīng)過(guò)差不多一個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成，作為一個(gè)應(yīng)屆畢業(yè)生，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)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(jì)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(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，專(zhuān)配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的教導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，程序編寫(xiě)錯(cuò)誤，劉老師都會(huì)細(xì)心的糾正并且告訴我其中的緣由。除了劉老師的專(zhuān)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(jì)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(méi)有她的努力，此次設(shè)計(jì)的完成也將不會(huì)這么完美。最后，我向電子信息工程學(xué)院的全體老師們?cè)俅伪硎局孕念~感謝：謝謝你們，謝謝你們?nèi)陙?lái)對(duì)我的悉心栽培附錄程序代碼#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