基于ARM9的智能家居语音控制系统研究与实现

摘要

智能家居系统具有使用方便、效率高以及智能化等优点，对于提高人们的生活质量，创造便利的生活环境有着重要意义。使用手机等设备的智能家居系统需要用户手动操作，未来智能家居的发展方向之一是嵌入式语音控制。ARM微处理器具有耗电少、功能强大等特点，在嵌入式领域获得了普遍应用。ZigBee是一种低功耗、易组网、低成本的短距离无线数据传输技术，为智能家居的无线数据传输提供了一个很好的解决方案。因此，本文在结合了嵌入式语音识别技术和ZigBee技术基础上构建的智能家居语音控制系统具有很大的实用价值。
　　本文做的工作如下：
　　（1）提出了基于嵌入式语音识别技术和ZigBee技术的智能家居语音控制系统总体方案，该方案在家电控制现场布置ZigBee无线网络，在ARM板上部署嵌入式语音识别模块和控制模块，实现语音控制家电功能。
　　（2）研究了ARM9开发板Mini2440的接口与资源。针对开发板移植Linux内核和引导加载程序U-Boot，构建 YAFFS2根文件系统，完成嵌入式开发平台的搭建。
　　（3）研究了基于TI公司CC2530芯片的ZigBee节点硬件电路。分析了Zstack协议栈的组成部分以及网络组建流程，在协议栈原有工程的基础上新建了本系统应用工程，设计了应用层程序和相关的语音控制通信协议，使控制节点响应无线控制指令，实现了控制继电器开关的功能。
　　（4）在PC机上使用Sphinx工具训练声学模型和语言模型、制作字典文件，完成了模型训练；在Mini2440开发板上安装语音识别引擎Pocketsphinx，并且设计了语音识别应用程序，完成了语音识别。在此基础上，结合ZigBee无线网络构建了整个系统。
　　经过对本文所实现的智能家居语音控制系统的测试，结果表明该语音控制系统能够较好的满足控制人员语音控制家电的设计要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状和发展趋势

1.3论文研究内容和结构

第二章 系统总体架构和相关技术分析

2.1系统总体架构设计

2.2基于Sphinx的语音识别模块

2.3无线数据传输方案

2.4通信协议

2.5本章小结

第三章 系统平台搭建与音频库的移植

3.1系统硬件平台

3.2嵌入式开发平台搭建

3.3 ALSA音频库的移植

3.4本章小结

第四章 系统的软件设计

4.1基于Pocketsphinx语音识别软件设计

4.2串口通信程序

4.3 ZigBee节点软件设计

4.4本章小结

第五章 语音控制系统的构建与测试

5.1 Sphinx语音识别模块实现

5.2 ZigBee设备组网和入网

5.3系统功能测试

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢