智能家居已經(jīng)進(jìn)入了“聲控時代”，各種語音聲控智能家居產(chǎn)品層出不窮，智能語音聲控系統(tǒng)也使得人們的生活更加方便。本篇文章小編就為大家介紹一下智能語音聲控系統(tǒng)的設(shè)計方案。

語音識別模塊設(shè)計

語音識別模塊電路參照ICRoute發(fā)布的LD3320數(shù)據(jù)手冊進(jìn)行設(shè)計。芯片內(nèi)部集成了快速穩(wěn)定的優(yōu)化算法，不再需要外接Flash、RAM，大大簡化了電路的設(shè)計。同時LD3320也不需要用戶在使用過程中事先訓(xùn)練和錄音來完成非特定人語音識別，識別準(zhǔn)確率也比較高。

LD3320采用并行方式直接與STM32芯片相連，并均采用1k#電阻上拉。A0用于數(shù)據(jù)段與地址段的判斷，控制信號RDB、WRB、CSB，復(fù)位信號RSTB和中斷返回信號INTB直接與STM32芯片相連。LD3320與STM32芯片采用同一個外部時鐘（8MHz），發(fā)光二極管D1、D2都用于復(fù)位后的上電指示，MBS引腳接一個RC電路作為MIC偏置，用于保證能輸出一個浮動電壓給MIC。

語音信息通過MIC輸入后先進(jìn)行頻譜分析，提取出聲音的語音特征信息;然后語音識別器將關(guān)鍵詞語列表中的數(shù)據(jù)與采集到的語音特征信息進(jìn)行對比匹配，找出其中得分最高的關(guān)鍵詞語作為語音識別結(jié)果輸出。

WSN通信電路設(shè)計

無線傳感網(wǎng)通信協(xié)議采用820.15.4E，選用型號為CC2430的無線SOC芯片。該芯片有豐富的片上資源，其內(nèi)部已經(jīng)集成了必要的電路，使用時只需要采用較為簡單的外圍電路，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。

Y1為32.768kHz晶振，其與兩個電容（C1、C2）組合構(gòu)成32.768kHz晶振電路;Y2為32MHz的晶振，其與兩個電容（C3、C4）組合構(gòu)成32MHz晶振電路;電容C5和電感L1、L2、L3以及一個PCB微波傳輸線組合構(gòu)成WSN電路的非平衡變壓電路，外圍電壓都配置濾波電容，以保證芯片工作的穩(wěn)定性。整個電路設(shè)計滿足RF輸入/輸出匹配電阻（50Ω）的指標(biāo)。另外，在電壓腳和地腳都增加了濾波電容，用于為芯片穩(wěn)定工作提供保障。

電源管理電路設(shè)計

由于嵌入式便攜移動終端需要具備便攜、無線、低功耗等特性，所以在電源管理部分就采取了大容量、高性能的鋰電池供電。電源管理電路主要包括鋰電池充電電路、鋰電池保護(hù)電路、電壓轉(zhuǎn)換電路三個部分。

其中，鋰電池充電電路主要采用了MAX1555芯片和相應(yīng)的電阻、電容來實(shí)現(xiàn)。鋰電池保護(hù)電路由FS8820P電池保護(hù)芯片、電阻、電容組成。

由于終端硬件電路所用芯片工作電壓均為3.3V，而鋰電池輸入電壓為0～4.2V，所以需要采用MAX8881進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

硬件設(shè)計

整個嵌入式便攜語音控制器的硬件電路主要包括MCU電路、語音識別電路、WSN電路和電源管理電路四個部分。

由于嵌入式便攜語音控制終端必須具備便攜、微型化、低功耗的特點(diǎn)，這就要求MCU芯片具有更高的集成性和低功耗性，便于進(jìn)行低功耗功能設(shè)置。因此，MCU采用的芯片是基于Cortex-M3架構(gòu)的STM32F103RX。

STM32F103RX芯片作為32位標(biāo)準(zhǔn)精簡指令集（RISC）處理器，在通常8位和16位系統(tǒng)的存儲空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能;內(nèi)部集成了Flash存儲、SRAM、豐富的I/O接口和先進(jìn)的中斷響應(yīng)系統(tǒng)等，更加適合應(yīng)用在本方案中。

本方案中的語音控制芯片采用的是ICRoute的LD3320，WSN通信采用的芯片是CC2430。終端經(jīng)由按鍵觸發(fā)啟動，MIC在接收到外部語音信息后，首先經(jīng)過語音識別模塊對信息進(jìn)行解析，以獲取需要的數(shù)據(jù);然后將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給MCU，MCU經(jīng)過處理后解析出相應(yīng)的設(shè)備動作指令;之后經(jīng)串口將信息發(fā)送給CC2430，最后發(fā)給家庭網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了對智能家居內(nèi)部可控家電的無線語音控制。

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