智能家居语音控制系统.doc

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1、本科毕业设计（论文）智能家居语音控制系统Intelligent home voice control system院 （系）计算机科学与技术专 业电子信息工程班 级16电子本1班学 号16210420111学生姓名曾昭珀指导教师陈桂宏提交日期2020年 4月 17日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行的设计（研究）工作及取得的成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人已经发表或撰写的作品及成果。对本文的研究作出贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到

2、本声明的法律结果由本人承担。毕业论文作者（签字）： 签字日期： 年 月 日摘要近年来，随着信息技术的发展，智能产品得到了快速发展，并深入到人们生活的方方面面，人们对智能产品的依赖程度越来越高；同时，人们的居家模式也正在由传统模式向智能家居模式转变。智能家居主要是以自家房屋为平台，可在该系统平台上进行自动化设计、互联网统一管理；亦可对家电进行控制，智能家居方案设计非常标准，同时拓展性强、安全性高。但现如今的智能家居系统造价昂贵，难以全面推广。因此，本文针对智能家居系统的功能需求和不足，设计满足大众需求的低成本、高可靠性智能家居系统。本系统采用价格成本低廉同时性能非常强大的树莓派3B+作为智能家居

3、语音控制系统的控制中心， Arduino作为下位机，通过麦克风输入自然语言来控制家居中家电的开关控制和实现智能家居的安防需求。树莓派通过识别语言可以进行人机的交互，GPIO口连接人体红外感应的传感器，定时采集人体红外模块数据进行反馈和警报拍照。Arduino作为下位机连接温度湿度模块以及MQ-2烟雾感应模块实时采集各方面数据，数据显示于OLED屏幕上，达到一定的数值后自动报警。该系统造价低廉，功能完善，人机交互功能良好，实现了家电开关的语音控制，同时提供了监测、安防等智能家居的必要功能。测试结果表明，本系统能够准确实现上述功能，并且性能良好，具有一定的市场应用价值。关键词： 树莓派 人机交互

4、语音识别 安防 Times New Roman三号居中，加粗，单倍行距，段前、段后各1行AbstractIn recent years, with the development of information technology, smart products have developed rapidly and penetrated into all aspects of peoples lives. People have become more and more dependent on smart products; at the same time, peoples home mo

5、del is also changing from traditional model to smart The transformation of the home model. Smart homes are mainly based on their homes as a platform, which can be used for automatic design and unified network management on this system platform; they can also control home appliances. The smart home d

6、esign is very standard, and has strong expandability and high security. However, todays smart home systems are expensive to manufacture and difficult to fully promote.So that，this article designs low-cost, high-reliability smart home systems that meet the needs of the public in response to the funct

7、ional needs and deficiencies of smart home systems. This system uses the Raspberry Pi 3B + with low cost and high performance as the control center of the smart home voice control system, and the Arduino as the lower computer, through the microphone input natural language to control the switch contr

8、ol of home appliances in the home and realize the security needs of smart home . The Raspberry Pi can realize human-computer interaction by recognizing the language. The GPIO port is connected to the infrared sensor of the human body, and regularly collects human infrared module data for feedback an

9、d alarm photography. Arduino as the lower computer is connected to the temperature and humidity module and the MQ-2 smoke sensor module to collect all aspects of data in real time, and the data is displayed on the OLED screen. When a certain value is reached, it will automatically alarm. The system

10、has low cost, perfect functions, and good human-computer interaction functions. It realizes the voice control of home appliance switches, and provides the necessary functions of smart homes such as monitoring and security. The test results show that the system can accurately realize the above functi

11、ons, and the performance is good, which has certain market application value.Key Words: Raspberry PI Interactive Speech Recognition Security目 录第一章 绪 论11.1 选题背景及意义11.2 国内、国外发展状况21.2.1国外智能家居的发展现状21.2.2国内智能家居的发展现状21.3 研究内容及章节安排21.4 本章小结3第二章 系统方案42.1智能家居系统整体框架图42.2 构建智能家居系统解决方案的选用52.3 单片机解决方案的选用52.4 树莓派

12、解决方案的选用62.5 温度传感器解决方案的选用62.6 LCD显示屏幕解决方案的选用72.7 本章小结7第三章 系统设计83.1树莓派系统的搭建83.1.1 准备工作83.1.2 配置必要的软件83.2单片机系统设计83.2.1 温度气体警报模块83.2.2 门禁模块103.2.3 Raspberry Pi GPIO端口的设计103.2.4 树莓派安全防护模块的设计103.3 本章小结11第四章 软件设计方案124.1 软件系统程序设计思路124.2 软件系统框架图124.3 语音控制程序设计134.4 本章小结13第五章 系统测试方案145.1 硬件模块的测试145.2 软件系统的调试14

13、5.3 测试条件145.4 测试结果及分析145.5 本章小结20第六章 结论21参 考 文 献22致 谢23广东东软学院本科毕业设计（论文）第一章 绪 论近年来，我们国家国力越来越强，渐渐的从发展中国家慢慢的过渡到发达国家，百姓的生活水平越来越高。现在我们的生活被各种人工智能和科技包围，不仅是在外面接触到的各种电子设备和技术，连我们生活居往的环境也受到方方面面的影响，“智能家居”一词的被提及的次数越来越多，它极大地方便了我们的生活，同时也改变了我们的生活。智能家居指的是以我们的住所为基础融入各种建筑布线技术和科技，将与家居生活相关的方法相集合，创造一个更加卓效而且还兼具低碳的生活环境。智能家

14、居可以通过互联网将家中各种设备连接在一起，对家里的各个设备进行智能的监控和掌握。智能化家居是一个住宅平台，它可以提高我们的家庭安全保卫系统;帮助我们的家居设备实现自动化;以及连接家庭智能设备的通讯功能。其中，在智能家居控制系统中，作为它最重要的组成元素之一就是语音识别系统。我们每个人都有自己的声音，有着自己的振幅、频率、响度。因此我们每个人的声音都不一样。而且我们每个人的说话习惯、说话方式不一样，因此自然语言识别系统将对我们控制家电的作用非常大。我们要考虑自然语言识别的准确率。在与此同时，智能家居控制技术还能结合互联网将手机、电脑等终端结合在一起，使得家居控制系统更加一体化。智能语音控制系统发

15、挥作用处一般在：语音识别、家电的控制、安防的监控和人机的交互。有了智能家居系统，我们可以让我们的生活变得更加便捷。1.1 选题背景及意义如今，我们的生活被各种人工智能和科技包围，人工智能的发展促进了我们生活的娱乐性、便捷性、舒适性得到极大的提高。特别是近些年来在社会上很受消费者喜爱的智能家居技术。智能家居系统具有众多的用途和实际用意，其中包括：（1）控制家电的开关；（2）家居防盗安全；（3）室内安全记录；（4）人工陪伴交互等。如今的智能家居系统可结合当下热门的物联网技术，云端储存技术，云端在线识别语音等，可以对家居系统进行智能控制和管理。智慧家庭系统的出现使我们的生活变得更加智能，而对智能家居

16、生活的不断增长的需求使自动化、智能化成为一种趋势。根据毕业设计项目的需求，本文以树莓派为核心基础，设计一套智能家居语音控制系统，该项目能实现安防、监测、控制等必要智能家居功能，能用自然语言控制家电的开关，能与该系统内置的机器人进行语音聊天等功能。1.2 国内、国外发展状况1.2.1国外智能家居的发展现状在国外，智能家居、智慧家庭已经在经济发达的地区实施。以新加坡为例，早在1998年，新加坡就举办了一场专门讨论智能家居的展览，展示了智能家居系统。在现在的技术看来，智能家居主要的功能有：防盗报警功能，中央监视功能，视频通信功能，家用电器自我监控功能，家庭智能控制面板功能和家庭通知功能。在美国，将近

17、有40,000个家庭建立了这样一个系统的家庭。我相信在不久的将来会有更多的家庭拥有这样的智能家居。近年来，三星还在中国和韩国启动了自己的智能家居研究与开发。他们的家庭自动化控制系统的四个主要组成部分，信息设备，智能照明控制以及娱乐和信息中心1。1.2.2国内智能家居的发展现状中国的智能家居生活空间正在通过高效的传输网络和成熟的4C技术从普通居民区转变。该服务系统和智能居住空间管理系统构成了一个快速、高效、便捷、智能化的管理系统。智能家居信息处理平台包括机顶盒技术，智能网关技术，具有独立知识产权的家用软件产品组合的信息平台和服务平台（可以选择智能家居来访问Internet的模式）。智能家居是一个

18、繁杂且巨大的体系，系统要建立完整的生产链，不仅需要技术支持，而且还需要时间，智能家居的蓬勃发展推动了中国社会生活水平的提高。智能家居可以为人们提供更加轻松舒适的生活方式。从长远来看，没有智能家居系统的家庭肯定无法与未来建立联系。考虑到中国智能家居的发展现状，中国智能家居的发展还处于初期阶段。智能建筑领域仍然存在许多缺点。在智能家居的未来发展中，方便，安全和温馨将会是智能家居发展的方向。其中对安全问题的重视，在我们生活中所占的比重值越来越高。安全将会成为社会团体关注的关键问题。笔者认为，在未来智能家居的发展中，我需要将环境，安全性和便利性融入“智能家居”的发展中。展现“智能家居”的人文特色并提高

19、其对社会群体多样化生活需求的满意度，是当今智能家居发展的首要任务。它需要在中国的主要新领域中应用。为了最大化智能家居的价值和作用，我们需要在各种新领域中使用它、运用它。例如，如今的5G通信技术同样可以运用于未来的智能家居的各大场景中。这可以促进智能家居开发的多样性并扩展智能家居使用场景，这在促进智能家居的长期发展中发挥了一定的作用。1.3 研究内容及章节安排本次研究的课题的主要内容：智能家居语音控制系统。本文研究方面可以做如下概括：（1）分析当前的智能家居系统的背景以及发展趋势，得出智能语音控制系所需具备的功能、技术。（2）简要说明本项目元器件的选材。（3）简要概括智能家居语音控制的原理及核心

20、，思考如何将硬件系统、软件系统功能实现。（4）介绍了该系统的选材、工作原理以及实现过程，同时对该系统的测试结果进行分析，减少相对的误差。根据项目的制作和研究，本篇论文大致分为以下的6章：第1章 叙述智能家居的国内、国外的背景和简要的意义总结。第2章 叙述系统方案的构建，单片机以及元器件的论证。第3章 详细说明单片机系统方案的设计。第4章 详细说明了树莓派软件系统的设计以及实现过程。第5章 对项目进行测试以及贴出运行效果图。第6章 得出该作品的结论。1.4 本章小结本章主要介绍了国内智能语音识别技术的研究以及在当今时代下的情况，大概的阐述了当下智能家居研究领域的发展情况，在本章末尾粗略地介绍了本

21、次课题的结构安排。 第二章 系统方案本系统以树莓派和语音识别为基础，结合单片机Arduino控制的传感器，实现辅助管理平台的功能。本服务器向上与语音识别交互，可以实时返回请求数据或传递用户命令，执行相关功能。下面画出系统框架图以及分别论证这几个模块的选择。2.1智能家居系统整体框架图 电源模块电源供电语音识别安防监测控制电器数据处理数据传输数据传输显示屏麦克风摄像头音箱人体红外感应模块LED灯主控板树莓派数据传输数据传输MQ-2模块DTH11 模块蜂鸣器OLED显示屏单片机Arduino图2.1 智能家居系统整体框图2.2 构建智能家居系统解决方案的选用解决方案1：使用面包板布局创建一个简单的

22、单片机系统。在面包板上安装单片机系统可以随时轻松调试硬件模块、更改硬件，并且易于构建。但是，使用面包板布局系统需要采用较多的杜邦线，杜邦线多会显得系统杂乱，容易掉线且相互接触干扰，可能引起模块间的电路短路，不安全，容易发生危险，该系统可靠性低且外观不精美，并不适合使用该系统。解决方案2：自制MCU PCB用一块自制的印刷电路板，独立开发电路板的电路和布线，然后将其交给专业的公司来制造印刷电路板。尽管电路干净整洁，但此过程要花费很多时间。另外，电路的设置将花费更长的时间，耽误整体的进度，并且总体实现复杂。因此，不适合接受此方案。 解决方案3：使用单片机的最小系统。单片机系统品牌的厂家已经设计好电

23、路图，非常专业，并且设计的模块可以减少外围微电路的设计，包含了我们所需要的功能，同时减少该项目的系统设计复杂性，其外观更加小巧，不占用过多的面积，购买花费的时间成本少，因此非常适合该系统的设计。基于以上三种方案，选择解决方案3是因为它简单方便。因此该项目采用专业厂家设计好的单片机作为系统。2.3 单片机解决方案的选用解决方案1：选用五一芯片单片机作为系统。它的价格低廉，并且控制简单。但是，该单片机不能实现快速的反应和准确控制。而且，编写该单片机的程序需要考虑时钟频率的限制，代码属于比较底层，编写程序过程中比较麻烦，增加了系统的不稳定型，不适合如今社会发展的潮流，因此这种解决方案是不合适的。解决

24、方案2：使用STM8系列微控制器，该单片机价格低廉，读取数据速度和擦除数据速度非常快，程序运行速度快，控制精准，数据的保存性完好非常稳定。尽管价格便宜，但资源稀缺，I / O端口不足，因此不适合该项目。解决方案3：Arduino属于开源硬件产品。该单片机价格低廉，使用过程中具有非常方便的开源代码以及学习资料，非常适合初学者。同时该产品拥有众多学习资源以及开放性的论坛。更加方便该项目的开发以及拓展。本项目使用的Arduino单片机它能够直接通过I/O端口进行串行的通信，不仅如此，它拥有非常多的接口，同时这些端口同时可以支持数字信号传输和模拟信号传输。因此它可以通过外接各种传感器来感应环境，控制警

25、示灯的开关，蜂鸣器的频率和其他设备来获得反馈和环境影响。它没有针对单片机的复杂的低级代码，但是具有简单实用的功能。而且它具有非常简单的IDE编程环境，该编译环境适合初学者的编译以及开发，非常容易上手。该单片机的运行速度快，控制精准，系统非常稳定。基于以上三种方案，选择解决方案3是具有更好的开发性、拓展性和稳定性，因此本系统选择了第3个解决方案，并使用Arduino作为控制器。2.4 树莓派解决方案的选用Raspberry Pi是基于微型计算机的主板，配有SD卡作为硬盘驱动器。卡母板周围将有4个USB端口，可将它们连接到键盘、鼠标等USB设备，配备了网络电缆独立端口，可使网络拨号功能更加稳定。拥

26、有HDMI模拟信号输出端口以及声音输出端口，可以直接连接电视或者显示屏，带有独立的声卡，Raspberry Pi支持Python作为主要的编程语言。Python编程语言是近几年热度较高的编程语言，该语言相比于传统的C语言，具有简洁性高，方便编译，阅读可读性强。同时树莓派也支持Java，C等常用编程语言等。解决方案1：Raspberry Pi第二代B型，Raspberry Pi第二代B型使用BCM2836芯片，具有9000 MHz四核处理器,1GB运行内存，其特点价格比较便宜，但是该型号树莓派只有26个I/O端口，并且没有蓝牙和WIFI功能，对于本项目非常不方便。解决方案2：Raspberry

27、Pi第三代B +型，Raspberry Pi第三代B +型使用新一代芯片，并且处理器更新为1.4 GHz四核处理器，比上代树莓派增加了蓝牙和无线局域网功能。该版本的树莓派运行速度更快，性能更加强大，并且该树莓派拥有40个I/O端口、增加了蓝牙和WIFI功能，对于本项目十分适合。基于以上两种方案相比较而言，选择解决方案2更加适合本项目。所以树莓派解决方案的选用选择方案2，采用Raspberry Pi第三代B +型作为核心。2.5 温度传感器解决方案的选用解决方案1：本项目使用DS18B20温度传感器模块，该传感器实验发现误差较小，反应灵敏，工作温度是-55摄氏度至125摄氏度，但是没有湿度检测功

28、能，因此并不适合本项目。解决方案2：采用DTH11温湿度传感器模块，实验发现误差小，该传感器拥有温度、湿度检测功能，并且DTH11工作温度是0度至50度，符合厨房的实际温度，能够方便的同时检测温度以及湿度的变化。通过比较，解决方案2更加适合本项目。因此本项目采用解决方案2作为温度湿度监测的传感器模块。2.6 LCD显示屏幕解决方案的选用解决方案1：使用LCD12864屏幕。LCD12864屏幕显示大，可以和单片机结合显示图像、文字，也可以构成图像、文字以及人机交互的显示画面，该屏幕价格便宜，但是该屏幕接线端口较多，不适合本项目。解决方案2：使用0.96英寸的OLED屏幕。 OLED屏幕主要利用

29、电流的有无和大小控制显示屏的显示以及发光亮度的强弱。电流越大，屏幕越亮，反之越暗。而且屏幕采用自发光技术，并不刺眼睛，并且小巧，外观精美，同时该显示屏有四个接线口，接线方便简单，非常适合本项目。通过比较，解决方案2更加适合本项目。所以选用方案2，采用0.96寸OLED显示屏12864作为本项目的显示器。2.7 本章小结本章主要阐述了单片机、树莓派型号、元器件的辩证与选择，通过对比选择出最优、最适合本项目的方案。第三章 系统设计3.1 树莓派系统的搭建3.1.1 准备工作首先在自己的电脑中，登录树莓派官网下载树莓派系统的镜像，然后用读卡器将系统通过系统安装软件写入sd卡中。下一步，进行安装所需要

30、的库文件与配置树莓派系统环境，需要用到root权限，而树莓派派root账号本身没有默认开启，所以我们需要进行配置root权限。将树莓派开机使用 pi进行账号登陆，树莓派系统中默认密码是raspberry，可以在安装系统是对密码进行修改。 打开命令提示符，然后在命令终端用键盘输入sudo passed root，输入回车键运行该命令来解锁树莓派系统中的root帐户。运行命令后，树莓派系统的命令终端会让我们输入密码。密码完成输入后，我们输入sudo -i，以便我们可以登录到树莓派系统的root帐户。3.1.2 配置必要的软件完成基本的账户设置后，需要在树莓派的系统中安装一个基本的编译器，可以通过命

31、令终端进行下载，也可以通过官网下载解压包进行安装。通过系统中的config完成SSH、树莓派外接摄像头以及麦克风的配置。输入sudo apt-get install mplayer配置mp3播放器。输入sudo apt-get install python安装python的编译程序软件，安装后输入sudo pip install rpi.gpio安装gpio库；输入sudo pip install jieba安装jieba库。3.2 单片机系统设计3.2.1 温度气体警报模块（1）程序目的：通过单片机Arduino读取DTH11温度传感器模块的数据，以及MQ-2有害气体传感器的数据，并显示在O

32、LED屏幕上方便我们实时查看，当温度或者有害气体电压值超过我们所规定当阀值,单片机将会依据有害气体浓度以及温度的高低响起蜂鸣器警报以及警报灯的闪烁。蜂鸣器警报以及警报灯的闪烁将会根据温度的高低以及浓度的不同发出不同的警报声音以及警报灯的不同的闪烁信号，只有当温度或者有害气体电压值降低至我们所规定当阀值，警报才会解除。 （2）程序思路：读取DTH11温湿度传感器中的数据,将读取到的二进制数据，转化为有位小数的三位十进制数字（温度）。并在显示屏上显示。读取MQ-2有害气体传感器的数据（在main.c中），将有害气体传感器的电压每隔1秒读取一次电压值，把数值与温度一并显示在OLED上并且实时监控周围

33、环境有害气体是否达到设定值。当到达规定数值时，发送信号给Arduino。当温度湿度或者有害气体的电压值达到一定的阀值时，并且响起蜂鸣器警报以及警报灯的闪烁。其核心代码如下图所示：检测温度：double Fahrenheit(double celsius)return 1.8 * celsius + 32; /摄氏温度度转化为华氏温度double Kelvin(double celsius)return celsius + 273.15; /摄氏温度转化为开氏温度double dewPoint(double celsius, double humidity)double A0= 373.15/(

34、273.15 + celsius);double SUM = -7.90298 * (A0-1);SUM += 5.02808 * log10(A0);SUM += -1.3816e-7 * (pow(10, (11.344*(1-1/A0)-1) ;SUM += 8.1328e-3 * (pow(10,(-3.49149*(A0-1)-1) ;SUM += log10(1013.246);double VP = pow(10, SUM-3) * humidity;double T = log(VP/0.61078); / temp varreturn (241.88 * T) / (17.5

35、58-T);double dewPointFast(double celsius, double humidity)double a = 17.271;double b = 237.7;double temp = (a * celsius) / (b + celsius) + log(humidity/100);double Td = (b * temp) / (a - temp);return Td;检测有害气体：void loop() int val; val=analogRead(0); Serial.println(val,DEC); delay(100);3.2.2 门禁模块程序目的

36、与思路：通过麦克风录取使用者的自然语言，把数据上传至百度云语音识别，当语音控制命令时，树莓派会打开门并且摄像头自动拍摄一张照片并且自动发送到指定邮箱中。其核心代码如下所示：def send_email(): os.system(fswebcam image.jpg) receiver= 854523198 sender = 708892800 pwd= xriunisytmjlbcee msg = MIMEMultipart() msgSubject = Open Door! msgFrom = sender msgTo = receiver part = MIMEText(Please ch

37、eck the surveillancen picture!) msg.attach(part) part = MIMEApplication(open(/home/pi/demo/image.jpg, rb).read() part.add_header(Content-Disposition, attachment, filename=image.jpg) msg.attach(part)3.2.3 Raspberry Pi GPIO端口的设计在设计上，Raspberry Pi GPIO端口使用单独的GPIO功能端口用于通信。Raspberry Pi通过GPIO口控制电灯、饮水机等开关，同

38、时保留GPIO口和风扇连接，未来可接入继电器，实现智能家居的实际需求。3.2.4 树莓派安全防护模块的设计通过Raspberry Pi GPIO端口的第40号端口连接人体红外感应模块，当语音开启红外监控系统时，有人经过阳台的时候，树莓派会接收信号自动语音报警，并且自动开启摄像头进行拍照，照片立即上传至指定邮箱，确保家庭的安全，人体红外模块设定为每5秒更新一次，这将极大地降低了树莓派的功耗，我们想关闭监控系统时，可语音一键关闭系统。其核心代码如下所示：import RPi.GPIO as GPIOimport timeimport osdef Check(): GPIO.setwarnings(

39、False) GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(40, GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN) while True: if GPIO.input(40) = True: print(yes) os.system(mplayer /home/pi/demo/hongwai.mp3) else: print(no) GPIO.cleanup(40) 3.3 本章小结本章节主要说明了智能家居语音识别控制的研究设计用树莓派作为核心，以及前期准备、配置，单片机设计的思路、目的和原理。大概的阐述了本项目的设计核心。第四章 软件设计方案

40、软件系统以 Raspberry Pi为核心控制，摄像头、喇叭、显示屏、麦克风作为人机交互设备，图灵机器人、百度语音量大平台作为人机交互基础作为本地服务器，Raspberry Pi使用百度语音识别平台进行识别自然语言，并通过图灵机器人平台进行简单的交互。内置的智能家居控件可进行语音交互。 Raspberry Pi操作系统实时运行良好，并且高度稳定。它可以持续地执行数据传输和与云平台的通信。启动程序后，按下按钮在规定的时间内记录用户的自然语言，通过无线网络发送至云平台，平台处理数据后将数据传输于Raspberry Pi系统中。Raspberry Pi系统结合Rpi.GPIO模块来控制该模块的开关。

41、数据收集方法是可配置的被动模式“接收和发送数据”。此模式是一种阻塞设计。 Raspberry Pi完全控制数据的发送和接收，从而提高了可靠性。4.1 软件系统程序设计思路利用Raspberry Pi与单片机的结合，远程调用百度语音与图灵机器人，使项目具有控制室内家电，智能监测室内外安防，包括室内外自动判别与警示、远程报警功能。同时拥有语音聊天交互功能。4.2 软件系统框架图控制家电开关安防开启机器人对话发送数据数据传输语音输入麦克风百度语音识别树莓派3B+数据传输图灵机器人图4.2 软件系统框架图4.3 语音控制程序设计在如今的社会中，随着社会发展变得原来越快，年轻一代的生活节奏变得原来越快。

42、但是，有一问题也随之出现：人们会时常会缺乏安全感，并且感觉到孤独，这问题近几年变得越来越严重。不仅如此，许多小孩也因为父母的忙碌而缺乏陪伴。老人因为子女的外出工作而缺乏倾诉。针对这些情况，本项目计划在语音识别的基础上打造一个虚拟机器人，该机器人可以基本回答使用者所提出的问题，能够陪伴使用者，减轻使用者的孤独感。为了实现语音交互功能，该项目使用Raspberry Pi系统通过相应的函数程序访问云平台。平台将上传到客户端的语音数据进行智能的识别以及转换，转换后将数据发送给树莓派。程序进行检索以后控制家电开关的命令、室内安防的开启与关闭，本项目提前在程序文件中放入相应的音源文件，当程序运行程序时，系

43、统会自动调取相应的音源进行播放提示用户，使该项目更加人性化。当用户用语音输入“机器人”时，百度语音成功后悔发送数据于树莓派中，树莓派将会把数据发送至Turing Robot平台。 Turing Robot平台负责语义分析。与百度语音合并后，他可以根据用户聊天的内容从网络（知识库）接收相应的内容，回复对应的信息，如果识别失败，将会提示用户录入声音重新识别。比如：当使用者询问“广州今天的天气怎么样？”的时候，那么Turing Robot平台在将会通过网络搜索后，结合百度语音通过语音回复给使用者回复：“广东，3月14日，温度为26摄氏度，晴转多云，微风。”再如：使用者询问“请问广东省的市级单位有哪些

44、城市？”Turing Robot平台将会从网络或者知识库中搜寻并通过百度语音反馈用户答案。百度语音平台和图灵机器人平台可以实现如下三大功能:1)语音控制家电设备的开关;2)作为陪伴型机器人陪伴用户;3)为使用者提供知识的检索; 4.4 本章小结本章节主要说明了智能家居语音识别系统软件上的系统控制的设计，介绍了图灵机器人平台以及百度语音平台的功能，阐述了语音识别系统的基本思路，同时说明了设计目的以及设计背景。第五章 系统测试方案5.1 硬件模块的测试先对硬件模块进行通电测试，排除硬件模块的电源工作问题，检查单片机以及各个模块之间的线路接口是否正确，是否反接电路，线路之间是否松动。检查电源的稳定性

45、，是否达到该有的电压。给单片机通电测试各个模块是否工作正常。作品整体调试图如下图所示：图5.1.1 作品调试图5.2 软件系统的调试将树莓派置于开机状态，检查网络是否通畅，语音识别、摄像头、麦克风等功能是否正常。5.3 测试条件具有稳定网络的地方，仔细检查电路图以及原理图，用万用表和示波器检查模块是否反接以及虚焊。5.4 测试结果及分析本项目首先测试树莓派识别语音功能，按下按钮语音输入一段声音，树莓派可以正确识别并且反馈在命令终端，但会存在语音识别失败几率。紧接着用语音控制家电开关，该项目能识别语音并控制家电的开关，呼唤“机器人”，向机器人提问：“广州天气怎么样？”，机器人进行反馈，能与机器人

46、人机交互对话。外观以及运行图如下图所示： (a)作品整体外观图 (b)作品局部外观图 (c)作品安防监测外观图 (d)作品安防监测运行外观图图5.4.1 智能家居外观图图5.4.2 语音设备外观图语音识别成功并且控制家电的开关：图5.4.3 语音控制家电其次测试树莓派安防功能，用语音启动安防功能后，人体红外感应模块能正常工作，有人经过时能够发出语音警报，摄像头自动启动并且拍照上传于指定的QQ邮箱中，运行效果如下图所示：当有陌生人走过时，命令终端显示，拍照后并保存至相应的文件夹中：图5.4.4 摄像头拍摄的照片将照片立即发送到指定的邮箱中： (a)收信箱图 (b)邮件内容图（c）邮件图片接收图图5.4.5