【正文】 計 ....................................................................................... 36 72 成品調(diào)試 ................................................................................................ 36 73 成品的使用環(huán)境和功能測試 ........................................................... 36 八．成品定型和編寫用戶手冊（無） ..................................................................................37 九．結(jié)束語 .....................................................................................................................................37 十．參考文獻(xiàn)及教程 ...................................................................................................................37 十一 .致 謝 ..................................................................................................................................38 十二 .附錄 .........................................................................................................................................38 附錄一：系統(tǒng)電路圖 .................................................................................. 38 附錄二：控制程序 ....................................................................................... 38 附錄三：元件清單 ....................................................................................... 38 一 ． 需求分析 11 市場分析 智能家居市場的引而未發(fā)的原因在于產(chǎn)品價格過高、安裝調(diào)試?yán)щy、適用的目標(biāo)市場比較小以及對市場推廣人員的要求比較高等方面。 本系統(tǒng)在軟件和硬件上都進(jìn)行 抗干擾等優(yōu)化設(shè)計，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，具備一定的實用功能 ，詳細(xì)功能 請參閱設(shè)計要求，詳細(xì)使用方法請參閱使用手冊 。 本系統(tǒng)還具有紅外感應(yīng) 及萬年歷 功能，感應(yīng)到來人 門內(nèi) 指示 燈亮 并且播放“歡迎光臨”語音， 當(dāng)系統(tǒng)無輸入操作時，系統(tǒng)進(jìn)入萬年歷功能，并在 LCD 屏上顯示當(dāng)前的日期。 本系統(tǒng)的特別之處在于具有 語音控制和 用戶 與 來賓之間的語音留言功能，這也是本產(chǎn)品的核心技術(shù)， 語音控制 模塊由語音傳感器和相關(guān)芯片組成，實現(xiàn)對語音 命令的識別和錄音，播放錄音， 用戶可以為來賓留言或來賓為用戶留言， 提高使用的方便性。廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 題目：智能家居之 “語音智能自動門 ”控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 ： 陳志為 學(xué)號 ： 20201370902492 班級 ： 13 級 應(yīng)用電子技術(shù) 1 班 專業(yè) ： 應(yīng)用電子技術(shù) 院系 ： 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師 ： 謝元成 時間 ： 2020/3/10 摘要 智能家居是現(xiàn)代智能生活中的一大發(fā)展趨勢， 本文簡單介紹了智能家居的現(xiàn)狀和未來以及發(fā)展的限制因素， 基于單片機(jī)的智能門控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計過程， 本系統(tǒng)采用了實際應(yīng)用中常用的設(shè)計理念和方法，即采取了自上而下 和模塊化 的設(shè)計方法，提高了本產(chǎn)品的實際使用能力，而且本人以高性價比為理念，為本產(chǎn)品的推廣縮短研發(fā)周期和降低研發(fā) 成本 ，奠定推廣基礎(chǔ) 。 本系統(tǒng)將語音控制功能 ，電機(jī)驅(qū)動與傳感功能 和密碼開關(guān)功能結(jié)合在一起，實現(xiàn) 系統(tǒng)的智能 自動 控制 。 當(dāng)電機(jī)收到不同的命令后，做出相應(yīng)的動作，傳感器用于檢測門是否閉合以便判斷門的狀態(tài)， 密碼控制功能由矩陣鍵盤和單片機(jī)運(yùn)算實現(xiàn)，啟用密碼控制之 后 ，語音功能將失效， 當(dāng)門未鎖好時，紅燈閃爍， 密碼還具有隨時修改，從而提高安全性能。 鑒于目前的用戶擁有多部安卓智能機(jī)，即有多余的安卓智能機(jī)的電源適配器，為了降低成本，最大限度地使用這些資源， 決定采用安卓智能機(jī)的電源適配器為本產(chǎn)品供電 ， 而且目前多 數(shù) 用戶擁有充電寶，本系統(tǒng)在停電時可用充電寶供電， 防止 停電時候系統(tǒng)無法運(yùn)行 ，電機(jī)使用 220V 供電，并且與控制系統(tǒng)分開供電 ，提高系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性能。 本系統(tǒng)旨在提高用戶家居的智能化水平，提升用戶的體驗感受，為用戶的智能化生活提供良好的解決方案。本文將就這些方面進(jìn)行分析，以了解智能家居市場進(jìn)展緩慢的原因。隨著社會、經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對家居品質(zhì)的追求也越來越高，要求家居舒適化、安全化，家居生活舒適化、智能化，對智能家居系統(tǒng)的需求也越來越強(qiáng)烈。但是目前智能家居市場還是保持一種不溫不火的狀態(tài)，就算最大的智能家居廠商每年也不過幾千萬的銷售額，和業(yè)內(nèi)人士的預(yù)測和期望相距甚遠(yuǎn)。 智能家居市場的引而未發(fā)，一個重要的原因是智能家居的應(yīng)用的還存在比較多的問題，包括產(chǎn)品價格過高、安裝調(diào)試?yán)щy、適用的目標(biāo)市場比較小以及對市場推廣人員的要求比較高等方面。 首先是智能家居系統(tǒng)的價格門檻高。這樣的價格對一般的家庭來說是較難接受的。而且，安裝智能家居系統(tǒng)一般需要在裝修設(shè)計階段就考慮到如何進(jìn)行系統(tǒng)布線、如何安放智能家居系統(tǒng)設(shè)備。 再有就是智能家居針對的目標(biāo)市場較小。對于有線系統(tǒng)來說，需要復(fù)雜的布線，對已裝修完畢的用戶來說，安裝這樣的系統(tǒng)只能破壞已有的裝修。比如，對于單火取電的無線智能開關(guān)來說，雖然它和主機(jī)的通訊是通過無線傳輸?shù)?，但是由于它的無線收發(fā)模塊需要一根零線和一根火線進(jìn)行供電。應(yīng)用這種無線家居系統(tǒng)同樣需要重新布線。這樣無形中極大的壓縮了智能家居的應(yīng)用空間。 最后是對市場推廣人員的要求比較高。這些銷售方式要求營銷人員有很強(qiáng)的房地產(chǎn)以及裝修設(shè)計等行業(yè)背景、有豐富的相關(guān)行業(yè)人脈資源。對于裝修設(shè)計渠道來說，同樣存在項目跟進(jìn)周期長的問題，所以主要針對的目標(biāo)市場是別墅，這樣才可能有較大的合同金額和收益。 總而言之，目前還沒有出現(xiàn) 能滿足普通、已裝修家庭需求的智能家居系統(tǒng)。要解決價格虛高，關(guān)鍵在于產(chǎn)品的規(guī)模。而在技術(shù)上，隨著無線物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種無線組網(wǎng)技術(shù)越來越成熟、穩(wěn)定性越來越高，同時組網(wǎng)成本也越來越低。到那時候，智能家 居才能迎來爆發(fā)式增長的階段。 2. 密碼和 LCD 顯示功能： 當(dāng)語音輸入“密碼鎖門和外出”或在鍵盤中按下密碼和外出鍵時，進(jìn)入密碼鎖狀態(tài)， 即外出模式， 需要輸入密碼才能開啟， 當(dāng)門未鎖好時紅燈閃爍， 密碼可隨時修改，并在 LCD 上顯示，只有輸入密碼之 后 才能查看和播放全部錄音。 4. 萬年歷功能：當(dāng)系統(tǒng)長時間無操作時，啟動萬年歷功能，并在 LCD 屏上顯示當(dāng)前的日期。 電機(jī)電源：采用 220V 交流電 ，與控制系統(tǒng)分開供電 。 122 性能要求 ： 本系統(tǒng)屬于低端的智能系統(tǒng)，對其處理器的運(yùn)算能力和系統(tǒng)智能程度要求不高， 短時間內(nèi)需要處理的數(shù)據(jù)量不多， 但其應(yīng) 較快，較準(zhǔn)確地響應(yīng)用戶的指令，而且 具有良好的安全和穩(wěn)定性能。 13 設(shè)計意義 本課題根據(jù)住宅智能化的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，研究并設(shè)計了一個比較完整的基于單片機(jī)的住宅 “ 語音智能 自動 門 ”控制 系統(tǒng) 。住宅智能化是我國未來智能住宅建筑的重點發(fā)展方向，而智能 門鎖是這方面 的技術(shù)熱點，雖然這方面的資料比較多，但是 功能單一，設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，甚至只是照搬他人的設(shè)計，夸大產(chǎn)品的性能 ，并且這些 產(chǎn)品較雜亂，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，性能差 ，即使有部分產(chǎn)品的性能較好，但是價格又比較昂貴，并且受距離和容量的限制。 二 .方案論證 方案一 ： 基于 ARM 處理器，加入 大容量存儲器， 語音數(shù)據(jù)包和高級語音 識別 芯片，具有非特定的語音識別功能，高度智能化的語音提示功能，采用指紋密碼解鎖和高清顯示屏，增加 WIFI 模塊和開發(fā)手機(jī)用戶軟件，實現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)控制 ，使用紅外感應(yīng)和微型高清攝像頭，在門內(nèi)的顯示屏或在手機(jī)用戶軟件中就可看清 門外的情景，開發(fā)具有記錄 待辦事項 的日歷 ，并通過語音提示 ，用步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相關(guān)的動作指令。 方案二： 基于 AT89C51 單片機(jī)， 采用 LD3320 語音 識別 芯片 和 AT24C32 EEPROM 存儲器 ，能夠識別特定的語音命令，播放特定的語音，采用矩陣鍵盤數(shù)字密碼鎖和字符型 LCD 顯示屏，僅使用 HCSR501 紅外感應(yīng)模塊感應(yīng)門外的人 并點亮相應(yīng)的指示燈 ，開發(fā)基于 DS3231 芯片 的萬年歷，在 LCD 顯示屏上顯示當(dāng)前的日期 ，用步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相關(guān)指令。 三 ． 方案選定 根據(jù)方案論證的 結(jié)果 ，選定方案二。 42 系統(tǒng)框圖如下： 語音錄放模塊 語音識別模塊 紅外感應(yīng)模塊 密碼輸入及 LCD 顯示模塊 單片機(jī)控制系統(tǒng) 電機(jī)驅(qū)動 與傳感 模塊 EEPROM 外存模塊 電源模塊 鍵盤示意圖： LCD 顯示屏 0 1 2 密碼 3 4 5 開 /關(guān) 刪除 6 7 8 下一條 日期 9 錄音 播放 確定 外出 萬年歷模塊 43 系統(tǒng)運(yùn)行過程： 本系統(tǒng)具有普通鎖門和密碼鎖門兩種方式，當(dāng)門處于開的狀態(tài)時，用戶語音輸入“關(guān)門”命令或按下鍵盤中“開關(guān)”鍵時，電機(jī)驅(qū)動門閉合和上鎖，此時門處于普通鎖狀態(tài)，只需要語音輸入“開門”命令或再次按下“開關(guān)”鍵，即可開門 。語音輸入“錄音”命令或 按下“錄音”鍵，系統(tǒng)處于錄音狀態(tài)，用戶語音輸入“保存”或按下“確定”鍵結(jié)束和保存當(dāng)前的錄音 。 錄音結(jié)束后，用戶或來賓可在 10 秒內(nèi)自由刪除當(dāng)前的錄音， 10 秒后需密碼才可刪除 。 語音輸入“外出”或按下“外出”鍵，有人來敲門時播放提示語音和用戶的留言 。 五 ． 詳細(xì)設(shè)計方案 51 硬件設(shè)計方案 511 音控模塊設(shè)計 一． 語音錄放系統(tǒng)設(shè)計 管腳描述 WTVSR利用 SPIFLASH存儲語音信息，錄音時間的長短跟所掛的 SPIFLASH容量有關(guān)。具體如下表所示，表中數(shù)據(jù)為 10KHz 采樣率錄音時所得。 P 1 4P 1 5P 1 6NCP 1 7NC/ R E S E TA U D I O _ LS P +S P DIDOC L KG N D CSP 0 5P 0 4P 0 3P 0 2P 0 1P 0 0+ 3 . 3 VNCM