基于STM32的语音控制智能家居

发布时间：2024-12-26 22:01

科技应用于智能家居，如智能音箱可以通过语音控制家电 #生活常识# #科技应用#

文章目录引言整体架构流程各外设的基本认识代码实现硬件电路应用场景：智能家居优化小结

引言

在科技飞速发展的今天，我们的生活正经历着前所未有的变革。智能家居作为这场变革的重要组成部分，正逐渐走进千家万户，为人们带来更加便捷、舒适、安全和高效的生活体验。
随着人们对生活品质的不断追求，传统的家居模式已经无法满足现代生活的需求。智能家居的出现，为我们提供了一种全新的生活方式。它将先进的技术与家居生活紧密结合，让我们的家变得更加智能、更加贴心。
从清晨的第一缕阳光透过智能窗帘洒在脸上，到夜晚在温馨的智能灯光下安然入睡；从远程控制家电设备的便捷，到实时监测家居安全的安心，智能家居正以其独特的魅力改变着我们的生活。让我们一同走进智能家居的世界，探索它的奥秘与魅力。

整体架构流程

一、系统需求分析
确定智能家居系统要实现的功能，如灯光控制、语音控制、窗帘控制、风扇控制、安全监控等。
二、硬件选型
单片机选择：
选择STM32F103C8T6芯片来作为主控。
传感器选择：
根据功能需求选择相应的传感器，如火焰传感器、光照传感器、人体红外传感器等。
确保传感器的精度、响应时间和稳定性满足系统要求。
控制设备选择：
选择合适的控制设备，如继电器、电机驱动器、电子开关等，用于控制家电设备和执行机构。
考虑控制设备的负载能力、控制方式和可靠性。
语音模块选择：
选择适合的语音模块，实现单片机与语音模块的通信，如 Asr-pro、LD3320语音模块等。本次用的是Asr-Pro语音识别模块。
考虑语音识别的灵敏度等。
三、硬件设计
电路设计：
根据硬件选型结果，设计单片机的最小系统电路，包括电源电路、时钟电路、复位电路等。
设计传感器接口电路、控制设备接口电路和通信模块接口电路，确保各设备之间的连接稳定可靠。
PCB 设计：
将电路设计转化为 PCB 布局，合理安排元器件位置，优化布线，减少干扰。
进行 PCB 制板，确保电路板的质量和可靠性
四、软件设计
*开发环境搭建
使用的是Keil5编程软件，使用ST-Link下载器烧写程序。
Asr-Pro使用的天问Block编译下载的。
程序架构设计：
设计系统的程序架构，包括主程序、中断服务程序、任务调度程序等。
确定各模块之间的通信方式和数据格式。
功能模块实现：
实现传感器数据采集功能，读取传感器数据并进行处理。
实现控制设备驱动功能，根据控制指令控制家电设备和执行机构。

各外设的基本认识

在开发智能家居系统时，要知道如何是由各外设：直流电机驱动、舵机的驱动、OLED屏、火焰传感器、光敏传感器、LED灯等。

代码实现

一、照明控制实现
通过STM32控制LED灯开关，示例代码如下：

void LED_Init(void) {/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA1和PA2引脚初始化为推挽输出GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_6); } void LED1_ON(void) {GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8); } void LED1_OFF(void) {GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_8); }

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*二、传感器ADC监测
通过STM32ADC监测火焰传感器、光敏传感器并控制LED灯以及蜂鸣器，示例代码如下：

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "LED.h" #include "OLED.h" #include "Delay.h" #include "Buzzer.h" uint16_t AD_Value[4];//定义用于存放AD转换结果的全局数组 /** * 函数：AD初始化 * 参数：无 * 返回值：无 */ void AD_Init(void) {/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);//开启ADC1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//开启DMA1的时钟/*设置ADC时钟*/RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入/*规则组通道配置*/ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//规则组序列1的位置，配置为通道0ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);//规则组序列2的位置，配置为通道1/*ADC初始化*/ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;//定义结构体变量ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//数据对齐，选择右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//连续转换，使能，每转换一次规则组序列后立刻开始下一次转换ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//扫描模式，使能，扫描规则组的序列，扫描数量由ADC_NbrOfChannel确定//ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;//通道数，为4，扫描规则组的前4个通道ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1/*DMA初始化*/DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;//定义结构体变量DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;//外设基地址，给定形参AddrADMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//外设数据宽度，选择半字，对应16为的ADC数据寄存器DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址自增，选择失能，始终以ADC数据寄存器为源DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;//存储器基地址，给定存放AD转换结果的全局数组AD_ValueDMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//存储器数据宽度，选择半字，与源数据宽度对应DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器地址自增，选择使能，每次转运后，数组移到下一个位置DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//数据传输方向，选择由外设到存储器，ADC数据寄存器转到数组//DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;//转运的数据大小（转运次数），与ADC通道数一致DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2;DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//模式，选择循环模式，与ADC的连续转换一致DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//存储器到存储器，选择失能，数据由ADC外设触发转运到存储器DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//优先级，选择中等DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);//将结构体变量交给DMA_Init，配置DMA1的通道1/*DMA和ADC使能*/DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);//DMA1的通道1使能ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//ADC1触发DMA1的信号使能ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//ADC1使能/*ADC校准*/ADC_ResetCalibration(ADC1);//固定流程，内部有电路会自动执行校准while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);ADC_StartCalibration(ADC1);while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);/*ADC触发*/ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//软件触发ADC开始工作，由于ADC处于连续转换模式，故触发一次后ADC就可以一直连续不断地工作 } void adc_qd(void) {OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0], 4);//显示转换结果第0个数据OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1], 4);//显示转换结果第1个数据if(AD_Value[0] >= 3000){LED2_ON();}else{LED2_OFF();}if(AD_Value[1] <= 2000){LED4_ON();Delay_ms(200);LED4_OFF();Delay_ms(200);Buzzer_ON();}else{Buzzer_OFF();}Delay_ms(100);//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间 }

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106

剩余的代码就没有全部放进去了，需要部分代码的可以私信我。

硬件电路

刚开始是用的面包板连起来的整个电路，杜邦线太多了，看得太乱了，一点都不美观，于是画了PCB板，直接插进去就行了，比较美观。

在这里插入图片描述

应用场景：智能家居优化

智能家居控制系统可以广泛应用于以下场景：
智能窗帘： 根据光照强度或时间自动控制窗帘的开合，如早晨自动拉开窗帘，让阳光照进客厅；也可以通过手机或语音控制，方便在不同场景下调整室内光线。
安全监控： 安装烟雾报警器和燃气泄漏探测器，一旦检测到烟雾或燃气泄漏，立即发出警报，并通过手机 APP 通知用户，同时可自动关闭燃气阀门，开启通风设备，保障厨房安全。
照明控制： 可以通过语音控制LED灯，也可以通过人体红外传感器来根据是否有人来控制开关灯。