论文总字数：23269字

摘 要

随着当前科技水平的快速发展和经济水平的快速进步，人们的生活水平也相应有很大的提高，人们的生活家居从过去的追求美观实用转变成现在追求家居的智能化、安全化、便捷化、个性化，并且人机语音交互的发展也渐渐克服了传统的开关按钮和遥控器的交互方式十分不便的缺点。但是当前的语音交互的智能家居建设成本相对较高，且功耗和稳定性相对不足，本论文研究了一种成本相对较低，且功耗和稳定性相对较好的语音交互的嵌入式智能家居系统。

本论文首先对智能家居和嵌入式语音识别的技术现状进行了综述，然后针对当前的技术方案比较选择最适合设计的方案，之后再进行硬件模块与软件程序的设计，最后总结调试以及展示成果。论文中的智能语音家庭助手包括了语音识别和播报，数据显示，读取传感器数据和家电控制，数据上传云端以及接收云端指令，云端数据存储，展示本地数据和报警这几个部分。语音识别模块首先识别用户的指令，然后通过串口发送给STM32单片机，单片机接收指令后执行指令，执行结束后将结果语音播报出来；同时单片机会定时通过NBIoT模块将传感器数据上传到云端，并且也通过NBIoT模块即时接收云端传递的指令；指定传感器检测数值超过阈值后，单片机会自动打开或关闭相应电器同时云端会向用户手机发送警告通知。

经测试，已确定本次设计各个模块的功能以及达到本设计的相关要求。

关键词：智能家居 语音识别 NB-IoT

Design of intelligent voice home assistant

Abstract

With the rapid development of science and technology and the rapid progress of economic level, People's living standards have been greatly improved accordingly. People's living home has changed from the pursuit of beauty and practicality in the past to the pursuit of intelligence, safety, convenience and personalization in the present. Moreover, the development of human-computer voice interaction has gradually overcome the disadvantages of the traditional switch button and remote control interaction. However, the current smart home construction cost of voice interaction is relatively high, and the power consumption and stability are relatively insufficient. This paper studies a kind of smart home with relatively low cost and relatively good power consumption and stability.

Firstly, this paper summarizes the technology status of smart home and embedded speech recognition, then selects the most suitable scheme for the current technical scheme, then designs the hardware module and software program, and finally summarizes the debugging and display results. The intelligent voice home assistant in this paper includes voice recognition and broadcast, data display, reading sensor data and home appliance control, data upload to the cloud and receiving instructions from the cloud, cloud data storage, displaying local data and alarm. The voice recognition module first recognizes the user's instructions, and then sends them to STM32 single chip microcomputer through the serial port. After receiving the instructions, the single chip microcomputer executes the instructions. After the execution, it broadcasts the result voice. At the same time, MCU will regularly upload sensor data to the cloud through nbiot module, and also receive the instructions transmitted from the cloud through nbiot module in time; when the specified sensor detection value exceeds the threshold value, MCU will automatically turn on or off the corresponding electrical appliances and the cloud will send a warning notice to the user's mobile phone.

After testing, we have determined the function of each module in this design and achieved the relevant requirements of this design.

Key words: smart home,speech recognition ,NB-IoT

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究现状 1

1.2.1智能家居研究现状 1

1.2.2嵌入式语音识别研究现状 2

1.3 课题研究的目的和意义 3

1.4 论文结构安排 4

1.5 本章小结 4

第二章 方案设计与选择 5

2.1 无线通信方案选择 5

2.2 总体方案设计 6

2.3 核心元器件选择 8

2.4 本章小结 9

第三章 系统硬件电路设计 11

3.1 整体系统的设计 11

3.2 微处理器模块 11

3.3 其他子模块的设计 12

3.3.1 语音识别模块设计 12

3.3.2 语音播报模块 13

3.3.3 DTH-11温湿度传感器 14

3.3.4 NB-IoT无线通信模块 15

3.3.5 蜂鸣器设计 16

3.3.6 家电继电器设计 16

3.3.7 空气质量传感器的设计 16

3.3.8 显示模块的硬件设计 17

3.3.9 红外感应传感器 18

3.4 本章小结 19

第四章 智能语音家居助手系统的软件设计 21

4.1 主程序的设计 21

4.2语音识别程序的设计 22

4.3 语音播报程序的设计 23

4.4 DTH-11温湿度传感器程序设计 25

4.5 NB-IoT程序设计 27

4.6 显示程序设计 29

4.7 云平台设计 30

4.8 红外传感器的软件设计 32

4.9 家电控制的软件设计 32

4.10 空气质量传感器的软件设计 33

4.5 本章小结 33

第五章 系统调试与结果展示 35

5.1 系统调试 35

5.2 结果展示 36

5.3 本章小结 38

第六章 总结展望 39

6.1 工作总结 39

6.2 课题展望 39

参考文献 41

致 谢 44

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

自20世纪因特网诞生以来，信息技术不断革新着人们的生活，人们的生活发生了翻天复地的变化。人们渐渐不满足于传统的家居生活方式，因此出现了追究智能化，安全化，个性化的智能家居。

现代智能家居技术是物联网技术的重要应用，并与人们的生活息息相关，联系精密。物联网技术是因特网技术在现实中的应用和延伸，其通过局域网技术将传感器，机器设备等紧密联系在一起，构成一个智能化的有机整体。在未来会有越来越多的设备加入物联网，进入万物互联的新时代。智能家居正以势不可挡的趋势蓬勃兴起，未来智能家居一定会走进千家万户，成为人们生活的一部分。

请支付后下载全文，论文总字数：23269字