基于Arduino單片機的語音 交互式智能家居系統設計

智能家居，又名智能住宅，從組成上說，是以我們平常所居住的住宅作為基礎平臺，結合了計算機科學、建筑學、機械工程學，電子電氣學，控制論、安防技術等多種復雜的學科，相互交叉和相互融合后的科技產物。它將我們家里種類繁多且毫無關聯的家居設施，全部組織連接在一起，組成一個完整的“生態圈”，在這個生態圈里，每一個沒有生命的東西都是活的，擁有了生命與智慧。從目的來說，它是時代與科技的進步下，使得人們需要一個智能的、高效的家庭綜合管理平臺，來處理住宅設施的聯動與家居日常事務，讓我們的居住環境變得更加的安全、更加的舒適，讓我們的生活充滿更多的便利性和藝術性，它的環保與節能，也正好迎合了新時代可持續發展中節能減排的理念。

本次的畢業設計主要完成的任務有：首先使用多種傳感器及模塊搭建一個智能家居模型，像紅外線避障模塊、人體紅外線感應模塊，雨滴雨水模塊，直流減速電機，紅外線收發管，藍牙模塊和繼電器模塊等，通過手機的語音軟件與Arduino單片機做的智能家居控制系統的交互，實現對家居模型的每個智能部件操控，比如門，窗戶，燈，風扇，電視等等，通過語音交互還能了解環境的溫濕度，查看設備工作狀態等等，以此來說明語音交互式智能家居的構成原理，并使這種技術未來能夠在真實的家居中得以推廣應用。

關鍵詞：智能家居；語音識別；Arduino單片機；安卓開發

本篇論文主要解決的問題就是探索人與智能家居交互方式的新方式，傳統的交互方式是通過遙控設備遙控或者固定家居的行為方式，而本篇論文的設計則是讓人與智能家居之間可以通過語音交互的方式進行互動，這使得智能家居在控制上得到了極大的便捷性。

既然是語音交互式智能家居系統，那么要實現語音識別就是必須的，于是需要進行語音識別方案的確定與論證，確定了方案之后，就是方案的實施過程。語音識別這一步完成之后，就是家居模型的搭建，因為需要一個智能的家居模型來演示與驗證語音交互這個過程，確定系統的可行性。模型主要包含五個部分，有智能門，智能窗，智能燈，智能風扇，紅外線類設備模塊與環境監測模塊。設計過程首先是對每個模塊進行單獨設計與調試，使其能夠通過語音與家居系統進行交互，控制門的打開關閉，窗戶的打開關閉，窗戶在下雨時自動關閉，控制燈的開啟與關閉，風扇的打開關閉，控制由電腦模擬的電視開開和關閉，切換節目等等。最后進行整個系統的聯合調試，驗證所有模塊的協調性及系統的整體性能，說明語音交互式智能家居系統已經成功實現。

硬件介紹

2.2.1 Ardunio主控簡單介紹

Arduino是單片機DIY世界中的魔方積木，它是由一個歐洲的團隊在2005年冬季開發的，他最大的特點就是便捷靈活、上手方便。它擁有各種各樣的型號，還有配套的IDE開發工具。它是在simple I/O的開源碼基礎上構建的，基于AVR的內核。它的開發環境類似于Java和C語言的開發環境，這使得有C語言基礎的開發者能夠輕松上手。Arduino單片機可以很容易拿來做控制器，使用上比多數單片機都要方便。Arduino單片機可以很方便的與各種各樣的傳感器搭配使用，構建好電路連接之后，使用安裝在計算機中IDE編寫程序代碼，代碼通過編譯后將以二進制的形式燒錄到Arduino的flash里面，然后程序會告知Arduino單片機要做些什么了，該怎么做，比如通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環境。

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本次畢業設計使用了兩種型號的Arduino單片機，分別是Arduino-UNO單片機，一塊用作主控制系統，另一塊用作輔助控制系統，Arduino-Pro mini（一塊）用作紅外接收機控制。