基于Arduino的智能家居语音识别系统设计

Arduino智能家居初级套件
晚上回到家，家里黑漆漆一片，得找到开灯的按钮才算完事，有时候在想，如果灯泡会听话该多好啊，有了这个想法，智能家居就应运而生了，我们用Arduino打造这么一款智能家居套件并为它取了一个很搞的名字“小米渣”，需要开灯的时候，你只需叫小米渣开灯，小米渣就会立马为你打开电灯并回答：“正在开灯”，小米渣的功能可不止这一个功能哦。下面我们一一道来。
套件清单：
1.UNO控制板一块
2.DFRduino I/O Expansion V5.0 扩展板一块
3.中文语音识别模块Voice Recognition V1.0 一块
4.语音合成模块 Speech Synthesizer bee 一块
5.继电器模块一个
6.温湿度传感器DHT11一个
7.气体传感器一个（可检测烟雾，煤气，天然气,甲烷等）
8.LED灯模块一个（用于表示语音识别状态，灯亮时方可进行识别）
9.环境光线传感器一个
10.小喇叭一个
制作步骤：
步骤1
将语音识别模块插到控制板上（语音识别模块已占用数字口2,4,9,10,11,12,13）；然后将扩展板V5插到语音识别模块之上；语音合成模块插到传感器扩展板的xbee插座上（语音合成模块占用数字口0和1，下载程序时需要拔掉语音合成模块哦）；LED模块接到数字口7；继电器模块接到数字口8，温湿度传感器DHT11接到模拟口0；气体传感器接到模拟口1；环境光线传感器接到模拟口2。
步骤2
通过USB数据线，将代码下到控制器，代码下载成功后再将语音合成模块插到扩展板的XBEE接口上(注意，因为语音合成模块会占用串口，所以必须下载程序时必须拔掉，否则程序无法下载成功)。
功能介绍：
1.识别开关灯命令，执行开关灯操作，并语音播报当前状态。
2.识别温湿度读取命令，并语音播报当前温湿度情况。
3.实时监测危险气体，一旦检测到立即报警并语音播报危险情况。
4.未有识别时不做操作，识别命令有误时播报“请问您在说什么？”。
5.你也可以考考小米渣：“需要开灯吗？”，系统就会对环境光线进行检测，光线暗的情况下，小米渣会提醒你：“光线不足，正在开灯”然后开灯，如果光线明亮时，小米渣会说：“光线明亮，不需要开灯”保持灯在关的状态（判断光线强弱的阈值在程序中进行设置，用户可以自行修改）。
注：
为了最大程度的减少小米渣的误操作，在程序中我们设定了一条口令触发“小米渣”，即该套件只有在正确的识别到“小米渣”三个字之后，才能执行其后关键字命令的操作，例如，如果要执行开灯命令，您需先说：“小米渣”，之后小米渣会说：“您好”，然后你再说：“开灯”，之后小米渣才会执行开灯命令。如果你不先叫小米渣的名字，它可不会理会你的吩咐喔。
语音控制命令：
1.“小米渣”——口令触发命令。
2.“现在温度怎么样”——温湿度检测命令，播报相应环境温湿度。
3.“开灯”——开灯命令，需先执行口令触发命令才执行改命令。
4.“关灯”——关灯命令，需先执行口令触发命令才执行改命令。
5.“需要开灯吗”——环境光线检测命令，根据光线强弱，执行开关灯命令。
6.“小米”、“小”、“米渣“——垃圾关键词，目的是减小误操作。
7.其他功能就要发挥您的聪明才智了哦。
程序代码：

1. /*
   
2. 识别关键词的个数为SUM；
   
3. n为数组中对应关键词的序列号，例如数组sRecog中的第一个关键词为“kai deng”则对应的序列号为0；
   
4. Voice.Initialise();初始化设置输入方式MIC/MONO。
   
5. */
   
6. #include <TimerOne.h>
   
7. #include <avr/wdt.h>
   
8. #include <Voice.h>
   
9. #include <Syn6288.h>
   
10. #include <dht11.h>
    
11. dht11 DHT;
    
12. Syn6288 syn;
    
13. uint8  nAsrStatus=0;
    
14. #define SUM 11
    
15. 
    
16. #define DHT11_PIN A0
    
17. #define light_sensor_pin A2
    
18. #define light_threshold 200
    
19. #define gas_sensor_pin A1
    
20. #define gas_threshold 700
    
21. #define relay 8
    
22. #define state_led 7
    
23. 
    
24. char sRecog[SUM][30] = {"xiao mi zha","xian zai wen du zen me yang","kai deng","guan deng","xu yao kai deng ma","xiao mi","xiao","mi zha","wen du","kai","guan"};
    
25. //小米渣，现在温度怎么样，开灯，关灯，需要开灯吗
    
26. 
    
27. uint8_t text1[]={0xC1,0xE3,0xD2,0xBB,0xB6,0xFE,0xC8,0xFD,0xCB,0xC4,0xCE,0xE5,0xC1,0xF9,0xC6,0xDF,0xB0,0xCB,0xBE,0xC5,0xCA,0xAE};//零一二三四五六七八九十
    
28. uint8_t text2[]={0xC4,0xFA,0xBA,0xC3};// 您好
    
29. uint8_t text3[]={0xB5,0xB1,0xC7,0xB0,0xCE,0xC2,0xB6,0xC8,0xCE,0xAA};//当前温度为
    
30. uint8_t text4[]={0xCA,0xAA,0xB6,0xC8,0xCE,0xAA,0xB0,0xD9,0xB7,0xD6,0xD6,0xAE};//湿度为百分之
    
31. uint8_t text5[]={0xC9,0xE3,0xCA,0xCF,0xB6,0xC8};//摄氏度
    
32. uint8_t text6[]="soundn";//报警音
    
33. uint8_t text7[]={0xC7,0xEB,0xD7,0xA2,0xD2,0xE2,0xA3,0xAC,0xD3,0xD0,0xCE,0xA3,0xCF,0xD5,0xC6,0xF8,0xCC,0xE5,0xD0,0xB9,0xC2,0xA9};//请注意，有危险气体泄漏
    
34. uint8_t text8[]={0xD5,0xFD,0xD4,0xDA,0xBF,0xAA,0xB5,0xC6};//正在开灯
    
35. uint8_t text9[]={0xD5,0xFD,0xD4,0xDA,0xB9,0xD8,0xB5,0xC6};//正在关灯
    
36. uint8_t text10[]={0xC7,0xEB,0xCE,0xCA,0xC4,0xE3,0xD4,0xDA,0xCB,0xB5,0xCA,0xB2,0xC3,0xB4,0xA3,0xBF};//请问你在说什么？
    
37. uint8_t text11[]={0xB9,0xE2,0xCF,0xDF,0xB2,0xBB,0xD7,0xE3,0x20,0xA3,0xAC,0xD5,0xFD,0xD4,0xDA,0xBF,0xAA,0xB5,0xC6};//光线不足，正在开灯
    
38. uint8_t text12[]={0xCF,0xD6,0xD4,0xDA,0xB9,0xE2,0xCF,0xDF,0xC3,0xF7,0xC1,0xC1,0xA3,0xAC,0xB2,0xBB,0xD0,0xE8,0xD2,0xAA,0xBF,0xAA,0xB5,0xC6};//光线明亮，不需要开灯
    
39. 
    
40. uint8_t text[2];
    
41. uint8_t flag;   //标志位，收到小米渣口令后将置为1，动作执行完后清零
    
42. 
    
43. void finally(uint8_t n) //n为sRecog数组中对应关键词的序列号
    
44. {
    
45.     switch(n)
    
46.     {
    
47.         case 0: syn.play(text2,sizeof(text2),0);flag=1;break;   // 您好
    
48.         case 1:             //现在温度怎么样
    
49.              if(flag==1)    //收到小米渣的出发命令后
    
50.              {
    
51.                     flag=0;
    
52.                     DHT.read(DHT11_PIN);    //读取温度
    
53.                     /*Serial.print("Temperature:");
    
54.                     Serial.print(DHT.temperature);
    
55.                     Serial.print("   humidity:");
    
56.                     Serial.println(DHT.humidity);*/
    
57.                     uint8_t pig1 = DHT.temperature/10;  //温度数值十位
    
58.                     uint8_t pig2 = DHT.temperature%10;  //温度数值个位
    
59.                     uint8_t pig3 = DHT.humidity/10;     //湿度数值十位
    
60.                     uint8_t pig4 = DHT.humidity%10;     //湿度数值个位
    
61.                     syn.play(text3,sizeof(text3),0);    //当前温度为      
    
62.                     if(pig1>0){
    
63.                     text[0]=text1[pig1*2];
    
64.                     text[1]=text1[pig1*2+1];
    
65.                     syn.play(text,sizeof(text),0);      //播放温度数值十位
    
66.                     text[0]=text1[20];
    
67.                     text[1]=text1[21];
    
68.                     syn.play(text,sizeof(text),0);      //播放语音十
    
69.                     }
    
70.                     if(pig2>0){
    
71.                     text[0]=text1[pig2*2];
    
72.                     text[1]=text1[pig2*2+1];
    
73.                     syn.play(text,sizeof(text),0);      //播放温度数值个位  
    
74.                     }                  
    
75.                     syn.play(text5,sizeof(text5),0);    //播放摄氏度
    
76.                     syn.play(text4,sizeof(text4),0);    //播放湿度为百分之
    
77.                     
    
78.                     if(pig3>0){
    
79.                     text[0]=text1[pig3*2];
    
80.                     text[1]=text1[pig3*2+1];
    
81.                     syn.play(text,sizeof(text),0);  //播放湿度数值十位
    
82.                     text[0]=text1[20];
    
83.                     text[1]=text1[21];
    
84.                     syn.play(text,sizeof(text),0); //播放语音十
    
85.                     }
    
86.                     if(pig4>0){
    
87.                     text[0]=text1[pig4*2];
    
88.                     text[1]=text1[pig4*2+1];
    
89.                     syn.play(text,sizeof(text),0);  //播放湿度数值个位  
    
90.                     }                  
    
91.              }
    
92.             break;
    
93.         case 2: //开灯
    
94.              if(flag==1)
    
95.              {
    
96.                syn.play(text8,sizeof(text8),0); //播放正在开灯
    
97.                digitalWrite(relay,HIGH);    //高电平驱动
    
98.                flag=0;  
    
99.              }
    
100.             break;  
     
101.         case 3: //关灯
     
102.            if(flag==1)
     
103.            {
     
104.                 syn.play(text9,sizeof(text9),0); //播放正在关灯
     
105.                 digitalWrite(relay,LOW);
     
106.                 flag=0;
     
107.             }
     
108.             break;
     
109.         case 4: //需要开灯吗？
     
110.             if(flag==1)
     
111.              {
     
112.                 int shine=analogRead(light_sensor_pin); //读取光照度模拟量
     
113.                 //Serial.print("Light:");
     
114.                 //Serial.println(shine);
     
115.                 if(shine < light_threshold)  //小于光照度阀值时
     
116.                 {
     
117.                     syn.play(text11,sizeof(text11),0); //光线不足，正在开灯
     
118.                     digitalWrite(relay,HIGH);
     
119.                 }
     
120.                 else
     
121.                 {
     
122.                     syn.play(text12,sizeof(text12),0); //光线明亮，不需要开灯
     
123.                     digitalWrite(relay,LOW);
     
124.                 }
     
125.                 flag=0;
     
126.              }
     
127.             break;
     
128.         default:syn.play(text10,sizeof(text10),0);break;  //非正常命令，请问你在说什么     
     
129.     }
     
130. }
     
131. 
     
132. void ExtInt0Handler ()
     
133. {
     
134.   Voice.ProcessInt0();  //芯片送出中断信号
     
135.                
     
136. }
     
137. void timerIsr()
     
138. {
     
139.   wdt_reset();
     
140. }
     
141. void setup()
     
142. {
     
143.   Serial.begin(9600);
     
144.   Voice.Initialise(MIC,VoiceRecognitionV1);//Initialise mode MIC or MONO,default is MIC
     
145.                                            //VoiceRecognitionV1 is VoiceRecognitionV1.0 shield
     
146.                                            //VoiceRecognitionV2 is VoiceRecognitionV2.1 module  
     
147.   attachInterrupt(0,ExtInt0Handler,LOW);
     
148. 
     
149.   pinMode(relay,OUTPUT);
     
150.   digitalWrite(relay,LOW);
     
151.   pinMode(state_led,OUTPUT);
     
152.   digitalWrite(state_led,LOW);
     
153.   Timer1.initialize(90000);
     
154.   Timer1.attachInterrupt(timerIsr); // attach the service routine here
     
155.   wdt_enable(WDTO_120MS);
     
156. }
     
157. void loop()
     
158. {  
     
159.     static uint8_t nAsrRes=0;
     
160.     static unsigned long time = millis();
     
161.     if(millis()-time>100)
     
162.     {  
     
163.        int gas=analogRead(gas_sensor_pin);
     
164.        if(gas > gas_threshold)
     
165.        {
     
166.             syn.play(text6,sizeof(text6),0);
     
167.             syn.play(text7,sizeof(text7),0);
     
168.        }
     
169.         switch(nAsrStatus)
     
170.         {
     
171.             case LD_ASR_RUNING:
     
172.             case LD_ASR_ERROR:break;
     
173.             case LD_ASR_NONE:
     
174.             {
     
175.                 nAsrStatus=LD_ASR_RUNING;
     
176.                 if (Voice.RunASR(SUM,30,sRecog)==0) //识别不正确
     
177.                 {
     
178.                     nAsrStatus= LD_ASR_ERROR;
     
179.                     Serial.println( "ASR_ERROR");
     
180.                 }
     
181. 
     
182.                 Serial.println( "ASR_RUNING.....");
     
183.                 digitalWrite(state_led,HIGH);
     
184.                 break;
     
185.             }
     
186.             case LD_ASR_FOUNDOK:
     
187.             {
     
188.                 digitalWrite(state_led,LOW);
     
189.                 nAsrRes =Voice. LD_GetResult();//   一次ASR识别流程结束，去取ASR识别结果              
     
190.                 finally(nAsrRes);
     
191.                 nAsrStatus = LD_ASR_NONE;
     
192.                 break;
     
193.             }
     
194.             case LD_ASR_FOUNDZERO:
     
195.             default:
     
196.             {   
     
197.                 digitalWrite(state_led,LOW);
     
198.                 nAsrStatus = LD_ASR_NONE;
     
199.                 break;
     
200.             }
     
201.         }// switch
     
202. 
     
203.     }//if
     
204. }
     

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