Page 16 - 网络电信2019年6月刊上

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出的语音，将语音识别成文字信息后，程序再将文字信息转换 图 3 核心主控模块
为指令，根据无线传感器将特定的指令通过网络发送到分布在
家中各个角落的终端设备，终端设备在响应指令后根据指令执
[3]
行情况反馈信息到核心中枢 。核心的主控板用来实现系统的
统一协调与操控，终端设备借助光敏和温湿度传感器，可以模
拟家庭中使用的各种电器设备，如灯、空调、自动窗帘、加湿
器等。同时为了用户控制方便，增设了语音远程扩展的功能，
将声音的采集和播放集成到一块电路上，方便用户远距离控制
整个家居系统。系统的整体架构见图1。
控制系统主要包括以下功能:
1.语音采集与识别。语音的采集和识别单元负责对外界的
声音进行模拟信号到数字信号的转换，数字信号到控制指令的 湿度加湿器等，其各个硬件的整体逻辑结构类似，逻辑关系见
转换。
图4，终端设备模块如图5所示。
2.语音远程扩展处理。语音远程扩展处理单元用于处理通
图 4 终端设备模块硬件结构
过WiFi传入的远端声音信息，并将信息接入语音采集与识别单
元处理，随后将语音处理结果的反馈信息返回到语音远程扩展
单元。
3.语音、界面交互。为了更好的交互式体验，
本系统在语音交互的基础上，实现了传统的界面交互终
端，其负责信息显示和系统配置。
4..控制和反馈。控制与反馈单元利用 ZigBee无线传感器
组成的网络对在线的所有终端设备进行控制，同时接收它们的
[4]
反馈信息并作出相应的处理工作 。

二、硬件电路设计
硬件设计主要包括核心主控电路模块、终端设备电路模 图 5 终端设备模块
块、语音远程扩展电路模块。
1.核心主控模块设计
本系统核心主控模块采用三星公司开发的S5PV210核心板
加上一系列实现系统需求的外设和电路组成，主要包括:系统
电源电路、声卡、通用串行总线集线器 ( universal serial
bus hub，USBHub) 扩展电路、WiFi、ZigBee、液晶显示器(
liquidcrystal display，LCD) 显示电路、复位电路、按键电
路。各硬件之间的逻辑关系见图2，核心主控模块如图3所示。

图 2 核心主控模块硬件结构

3.语音远程扩展模块设计
语音远程扩展模块由STM32、WiFi网卡、WM8960芯片和
Flash存储器组成，主要用于远程的声音输出与语音控制功能，
各硬件的逻辑关系见图6，语音远程扩展模块如图7所示。

三、软件设计
系统选用Linux+Qt的软件框架，以Linux内核和一些外设驱
2.终端设备模块设计 动为软件基础环境，构建嵌入式的Qt应用程序终端 ，系统的
[5]
终端设备由STM32和ZigBee外加实现不同功能的硬件设备组 软件结构分为4层:硬件层、Uboot内核层、文件系统层、软件应
成，因具体实现的功能不同模块有所区别。 本文主要的终端设 [6-7]
用层 。系统软件整体结构见图8。
备有实体色温灯，继电器开关模拟光敏自动窗帘、温控空调、

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