基于樹莓派的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2021-03-18 18:41
針對傳統(tǒng)智能家居成本較高、交互方式單一、操作繁瑣等問題,設(shè)計與實現(xiàn)基于樹莓派的智能家居系統(tǒng)。以樹莓派為控制中心,以智能音箱和用戶界面（UI）為用戶交互終端。開發(fā)與集成了Home Assistant平臺、百度語音平臺、圖靈機器人,實現(xiàn)語音交互控制室內(nèi)終端設(shè)備,采用Java Script設(shè)計UI圖形界面實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制家居設(shè)備。人性化場景模式和設(shè)備間的智能互動,使家居生活更加安全舒適、節(jié)能高效。實驗結(jié)果表明:該系統(tǒng)設(shè)計合理,功能指標(biāo)滿足智能家居的設(shè)計要求,為智能家居進入普通家庭提供了良好方案。
【文章來源】：傳感器與微系統(tǒng). 2021,40(02)
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
總體設(shè)計方案框圖
系統(tǒng)選用微雪(waveshare)電子公司的雙麥克風(fēng)擴展板作為語音采集模塊，采用WM8960低功耗立體聲編解碼器，通過I2C接口控制，IIS接口傳輸音頻。板載標(biāo)準(zhǔn)3.5mm耳機接口，可通過外接耳機播放音樂，同時也可通過雙通道喇叭接口外接喇叭播放。擴展板左右兩邊有一個高質(zhì)量MEMS硅麥克風(fēng)，可以立體聲錄音。在圖中，樹莓派的GPIO19連接到了DACLRC和ADCLRC,XXXLRC為幀時鐘，用于切換左、右聲道，如LRC為高電平表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，為低電平表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤罃?shù)據(jù)。GPIO21連接到DACDAT引腳，GPIO20連接到ADCDAT引腳。當(dāng)錄音的時候，對模擬聲音信號采樣，通過內(nèi)置ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從ADCDAT輸出，經(jīng)過IIS控制器將數(shù)字量存放在音頻芯片內(nèi)存中;當(dāng)播放的時候，DAC-DAT從音頻芯片內(nèi)存中讀取數(shù)字量，經(jīng)IIS控制器將數(shù)字量傳輸給編解碼芯片，通過內(nèi)置DAC將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量播放出來。該模塊與樹莓派完美兼容，滿足本系統(tǒng)設(shè)計的需求。具體的電路如圖2所示。2.3 音樂燈帶模塊
用戶首先通過固定的喚醒詞，如“大梁仔”，觸發(fā)Snowboy喚醒詞檢測引擎機制[10]從而喚醒智能音箱。用戶在聽到“滴”的提示音后，再次輸入語音控制指令，系統(tǒng)通過麥克風(fēng)讀取用戶的語音輸入，將語音數(shù)據(jù)進行固定格式的封裝，通過調(diào)用百度語音識別(ASR)服務(wù)將語音轉(zhuǎn)換成文本;其后將該文本傳遞給Home Assistant平臺的語音控制相關(guān)的組件進行技能匹配，如Conversation組件和Intent＿script組件，執(zhí)行對應(yīng)的動作。若技能匹配失敗，將文本傳遞給圖靈機器人獲得語義解析。最后將技能命中的提示信息或者圖靈機器人抓取的信息傳遞給百度語音合成(TTS)服務(wù)合成語音，通過音箱播放給用戶。智能音箱工作流程如圖3所示。3.2 場景模式設(shè)計
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于LoRa的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張敏,周治平. 傳感器與微系統(tǒng). 2019(07)
[2]基于樹莓派的智能家居語音控制系統(tǒng)[J]. 劉華,田占生,馮宇飛. 制造業(yè)自動化. 2018(10)
[3]基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的家庭環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 馬永杰,黃松茂. 測控技術(shù). 2017(12)
[4]基于樹莓派與微信的室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)[J]. 周炳貴,劉慶楷,邱桔. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(11)
[5]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 鄧昀,李朝慶,程小輝. 計算機應(yīng)用. 2017(01)
[6]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 季建華. 計算機應(yīng)用與軟件. 2015(11)
[7]低成本智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J]. 馬振,宋雅慶,王珂,陳超. 自動化儀表. 2015(03)
[8]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 葉高揚,畢冉. 計算機應(yīng)用. 2014(S1)
碩士論文
[1]應(yīng)用云服務(wù)構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 劉輝.長春工程學(xué)院 2019
[2]基于樹莓派的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 熊波.西南石油大學(xué) 2018
本文編號：3088750
【文章來源】：傳感器與微系統(tǒng). 2021,40(02)
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
總體設(shè)計方案框圖
系統(tǒng)選用微雪(waveshare)電子公司的雙麥克風(fēng)擴展板作為語音采集模塊，采用WM8960低功耗立體聲編解碼器，通過I2C接口控制，IIS接口傳輸音頻。板載標(biāo)準(zhǔn)3.5mm耳機接口，可通過外接耳機播放音樂，同時也可通過雙通道喇叭接口外接喇叭播放。擴展板左右兩邊有一個高質(zhì)量MEMS硅麥克風(fēng)，可以立體聲錄音。在圖中，樹莓派的GPIO19連接到了DACLRC和ADCLRC,XXXLRC為幀時鐘，用于切換左、右聲道，如LRC為高電平表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，為低電平表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤罃?shù)據(jù)。GPIO21連接到DACDAT引腳，GPIO20連接到ADCDAT引腳。當(dāng)錄音的時候，對模擬聲音信號采樣，通過內(nèi)置ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從ADCDAT輸出，經(jīng)過IIS控制器將數(shù)字量存放在音頻芯片內(nèi)存中;當(dāng)播放的時候，DAC-DAT從音頻芯片內(nèi)存中讀取數(shù)字量，經(jīng)IIS控制器將數(shù)字量傳輸給編解碼芯片，通過內(nèi)置DAC將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量播放出來。該模塊與樹莓派完美兼容，滿足本系統(tǒng)設(shè)計的需求。具體的電路如圖2所示。2.3 音樂燈帶模塊
用戶首先通過固定的喚醒詞，如“大梁仔”，觸發(fā)Snowboy喚醒詞檢測引擎機制[10]從而喚醒智能音箱。用戶在聽到“滴”的提示音后，再次輸入語音控制指令，系統(tǒng)通過麥克風(fēng)讀取用戶的語音輸入，將語音數(shù)據(jù)進行固定格式的封裝，通過調(diào)用百度語音識別(ASR)服務(wù)將語音轉(zhuǎn)換成文本;其后將該文本傳遞給Home Assistant平臺的語音控制相關(guān)的組件進行技能匹配，如Conversation組件和Intent＿script組件，執(zhí)行對應(yīng)的動作。若技能匹配失敗，將文本傳遞給圖靈機器人獲得語義解析。最后將技能命中的提示信息或者圖靈機器人抓取的信息傳遞給百度語音合成(TTS)服務(wù)合成語音，通過音箱播放給用戶。智能音箱工作流程如圖3所示。3.2 場景模式設(shè)計
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于LoRa的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張敏,周治平. 傳感器與微系統(tǒng). 2019(07)
[2]基于樹莓派的智能家居語音控制系統(tǒng)[J]. 劉華,田占生,馮宇飛. 制造業(yè)自動化. 2018(10)
[3]基于WiFi網(wǎng)絡(luò)的家庭環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 馬永杰,黃松茂. 測控技術(shù). 2017(12)
[4]基于樹莓派與微信的室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)[J]. 周炳貴,劉慶楷,邱桔. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(11)
[5]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 鄧昀,李朝慶,程小輝. 計算機應(yīng)用. 2017(01)
[6]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 季建華. 計算機應(yīng)用與軟件. 2015(11)
[7]低成本智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J]. 馬振,宋雅慶,王珂,陳超. 自動化儀表. 2015(03)
[8]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 葉高揚,畢冉. 計算機應(yīng)用. 2014(S1)
碩士論文
[1]應(yīng)用云服務(wù)構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 劉輝.長春工程學(xué)院 2019
[2]基于樹莓派的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 熊波.西南石油大學(xué) 2018
本文編號：3088750
本文鏈接：http://sikaile.net/jianzhugongchenglunwen/3088750.html
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