畢業設計說明書題目：智能語音控制臺燈的設計產品設計工藝設計方案設計√類型：學生姓名：學號：學院：電子信息工程學院專業：物聯網應用技術班級：學校指導教師：企業指導教師：2016年4月25日摘要近年來，我國青少年近視發病率節節上升，發病人數居全球首位，達到歷史空前水平。近視正嚴重危害青少年的健康成長，同時影響我國高素質人才職業的篩選，縮小特殊職業人員的選取范圍，更是對實現我國二十一世紀健康目標的嚴重挑戰。現在的青少年之所以出現這么嚴重的近視問題，原因在于平生生活學習中不注意坐姿，離光源太近，久而久之就出現了視力下降的情況。我們設計的這種燈，它可以根據使用者需要的亮度進行調節，你如果覺得燈光太亮，你只要告訴它暗一點，它便會暗一點，如果覺得太暗了，你便可對它說亮一點，它便會智能調節燈光的亮度。保護好視力防止近視的發生，這些功能都是臺燈根據語音識別來判斷你所需的燈光亮度，更是起到省電的作用。關鍵詞：語音識別;Arduino;LED燈AbstractInrecentyears,theincidenceofmyopiainourcountryhasbeenrising,thenumberoftheincidenceoftheworld'sfirstplace,toachievetheunprecedentedlevelofhistory.Myopiaisaseriousharmtothehealthygrowthofyoungpeople,atthesametimeaffecttheselectionofprofessionalpersonnelinourcountry,narrowthescopeofthespecialprofessionalpersonnel,butalsotoachievetheseriouschallengetothehealthofourcountryintwenty-firstCentury.Nowthereasonfortheemergenceofsuchaseriousproblemofmyopia,thereasonliesinthestudyoflifeinlife,notpayattentiontositting,tooclosetothelightsource,overtime,therehasbeenadeclineinvision.Wedesignthiskindoflight,itcanbeadjustedaccordingtothebrightnessoftheuser'sneed,ifyoufeelthatthelightistoobright,youjusttellitalittlebit,itwillbedark,ifyoufeeltoodark,youcansaythatitisbright,itwillbesmartadjustthebrightnessoflight.Protecteyesighttopreventtheoccurrenceofmyopia,thesefunctionsarebasedonthetablelamptodeterminethelightintensityofyourneed,butalsotoplayaroleinpower.Keywords:speechrecognition;Arduino;LEDdesklamp目錄1.緒論 11.1選題目的 11.2學術成果回顧 12.產品功能分析 12.1自定語音控制臺燈的開關及光照強度功能 13.產品設計 23.1系統框架 23.2功能模塊選型 23.2.1中文語音識別模塊簡介 23.2.2核心板選型 33.3設計方案 53.3.1設計思路 53.3.2外觀設計 63.3.3材料清單 74.結論 7參考文獻 8致謝 8附錄程序代碼 8緒論1.1選題目的這種語音臺燈的主要目的是智能語音控制調節燈、防止青少年近視。很多青少年在做作業或者看書的時候，喜歡趴著看或者湊近看，不注意坐姿，離光源太近。這種壞習慣的養成，和臺燈的光照強度有一定的關系。所以，語音控制開關燈，一方面可通過特定的語音來輕松的控制臺燈的開關和光照強度，一定程度上幫助預防青少年近視；另一方面，智能語音控制開關燈能避免摸黑開燈，防止跌倒，同時更有利于節能和環保。1.2學術成果回顧經調研發現，如今市場上已有智能節能燈的產品有很多，比如最常見的樓道上裝有聲控燈，晚上有人上樓輕輕的響聲就能觸發開燈，基于這個設計，我們想到了設計一種在室內用的聲控臺燈，但是樓道聲控燈的原理顯然不適用于臺燈。基于這個樓道聲控燈的設計原理，本人想到一種能通過識別特定詞匯來開關燈的智能臺燈，通過識別特定詞匯來開關燈，更輕松智能同時也更加節能和環保。產品功能分析這次設計的智能臺燈主要采用了語音識別模塊、Arduino擴展板、電源模塊和LED模塊。語音識別模塊通過識別特定的語音，輸出信號給Arduino板內部芯片接收，繼而輸出信號來控制燈泡的開關及光照強度。2.1自定語音控制臺燈的亮滅及光照強度功能語音識別功能主要采用語音識別模塊，當有電源提供電時，如果開關閉合，語音識別功能開啟。當有人對著臺燈說“開燈”時，臺燈就會亮起來，此處我們編寫的程序是“kaideng”,當語音識別模塊接收到“關燈”、“亮一點”、“暗一點”時，臺燈會相應的關燈及產生亮度的變化。產品設計3.1系統框架3.2功能模塊選型3.2.1中文語音識別模塊簡介VoiceRecognition語音識別模塊是一款只需要在主控MCU的程序中設定好要識別的關鍵詞語列表，并動態地把這些關鍵詞語以字符的形式傳送到芯片內部，就可以對用戶說出的關鍵詞語進行識別，不需要用戶事先訓練和錄音的非特定人語音識別模塊。該模塊可以設置50項候選識別句，每個識別句可以是單字，詞組或短句，長度為不超過10個漢字或者79個字母的拼音串，可由一個系統支持多種場景。VoiceRecognition語音識別模塊采用疊層設計，可以直接插接到Arduino控制器上，用戶使用Arduino便可以快速設計產品原型，例如電磁爐/微波爐/洗衣機/智能家電操作，導航儀，MP3/MP4，數碼像框，機頂盒/彩電遙控器，智能玩具/對話玩具，PMP/游戲機，自動售貨機，地鐵自動售票機，導游機，樓宇電視的廣告點播，照明系統的聲控等等。與我們開發的MP3語音模塊配合即可制作出完美的人機對話互動作品，例如語音控制人形機器人做各種動作或控制小車方向都不在話下。①技術規格：工作電源DC5V，兼容Arduino和ArduinoMEGA控制器，具有板載MIC（麥克風），支持單聲道輸入，具有DFRuinoPlayer模塊UART/I2C接口，具有DFRuinoPlayer模塊UART/I2C接口切換開關（MEGA只能使用UART接口），占用端口：數字口2,4,9,11,12,13，僅適用于對中文識別，尺寸：長54mm×寬47mm。②原理圖（如圖3.2）：圖3.2圖核心板選型1)方案一選用Arduino

MEGA2560

R3ArduinoMega是一塊以ATmega2560為核心的微控制器開發板，本身具有54組數字I/Oinput/output端（其中14組可做PWM輸出），16組模擬比輸入端，4組UART（hardwareserialports），使用16MHzcrystaloscillator。由于具有bootloader，因此能夠通過USB直接下載程序而不需經過其他外部燒寫器。供電部份可選擇由USB直接提供電源，或者使用AC-to-DCadapter及電池作為外部供電。由于開放原代碼，以及使用Java概念（跨平臺）的C語言開發環境，讓Arduino的周邊模塊以及應用迅速的成長。而吸引Artist使用Arduino的主要原因是可以快速使用Arduino語言與Flash或Processing…等軟件通訊，作出多媒體互動作品。Arduino開發IDE介面基于開放原代碼原則，可以讓您免費下載使用于專題制作、學校教學、電機控制、互動作品等等。電源設計：ArduinoMega的供電系統有兩種選擇，USB直接供電或外部供電。電源供應的選擇將會自動切換。外部供電可選擇AC-to-DCadapter或者電池，此控制板的極限電壓范圍為6V~12V，但倘若提供的電壓小于6V，I/O口有可能無法提供到5V的電壓，因此會出現不穩定；倘若提供的電壓大于12V，穩壓裝置則會有可能發生過熱保護，更有可能損壞ArduinoMEGA。因此建議的操作供電為6.5~12V，推薦電源為7.5V或9V。

圖3.3圖3.32)方案二選用STC89C52STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節Flash，512字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內置4KBEEPROM，MAX810復位電路，3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。(其原理圖及封裝圖如下)。圖3.5圖3.4圖3.5圖3.4經比較，發現方案一中的Arduino板不僅I/O口多，而且還能接外部電源，多功能應用不僅使得電路簡單，其前景也非常可觀，更是與中文語音識別模塊VoiceRecognition兼容，正符合我們此次設計的要求，所以我們這個設計選用方案一，且語音識別即可直接選用中文語音識別模塊VoiceRecognition（如圖3.6所示）。圖3.6圖3.63.3設計方案3.3.1設計思路由于普遍可見的手動式開關臺燈已經趕不上社會發展的潮流了，并且對青少年來說也不是心儀的產品，一個可以聲控的臺燈自然而然就吸引人得目光。此次設計，我們根據傳統的臺燈進行改造，運用類似走廊聲控燈的原理，通過特定的語音來控制臺燈的亮滅及亮度。先整體規劃確定此次作品設計的功能，然后再按照功能的具體要求，進行各個模塊的設計并逐個進行調試，等整個設計的調試全部成功后再將其合到一起，進行整個設計的調試，最終成為一個完整的作品。以下是整個思路的流程圖。圖3.7圖3.7電路連接圖：圖外觀設計現今社會講究的就是廢物利用及環保，在平時生活中就有許多可以回收利用的東西而被浪費，因此我們這次設計的外部裝飾來源于生活。此次設計燈罩采用平時喝水喝粥的小紙杯，燈柱及底柱采用紙盒，整體用貼紙美化。圖3.9圖3.9圖3.10圖材料清單表1材料清單表材料型號數量金額ARDUINO板ArduinoMEGA2560R31￥35語音識別模塊中文語音識別模塊1￥190LED燈/12￥1電池3.7V/40000mA2￥5.8電池盒5號/13682￥4.9按鍵/2￥0.14.結論此次設計是通過ArduinoMEGA2560R3板結合中文語音識別模塊的系統，經過測試可以實現臺燈的開關及光照強度，在設計的過程中，其模塊原理力求簡單，充分發揮軟件的優勢和編程靈活性。本次畢業設計作品對于我來說意義非凡，代表著本人在校學習的成果。本次畢業設計的作品，從一開始的選題到后來的資料查找、理論學習、疑問解決，到最后的調試和測試，將所學過的理論知識和實踐結合起來，動手能力得到了進一步的加強。這次畢業設計，是我學習專業知識和技能的好機會，我在這個過程中收獲了許多。在程序、安裝和調試軟件、硬件過程中會遇到各種各樣的問題，這要求時刻保存冷靜，積極努力地去思考和聯系書本理論知識，碰到一些疑難疑問解決不了的虛心請教老師同學。最后在老師同學的幫助下，圓滿的解決了這些問題，實現了整個作品設計與最后調試，很好的完成了本次設計任務。參考文獻[1]《ARDUINO程序設計基礎（第二版）》等[2]王娟，胡來林.中小學Arduino機器人特性及其實例開發[J].中國教育信息化.2013(01)[3]施曉紅；淺析燈具的電源連接器的技術創新[J].照明工程學報，2008.03[4]申建國，王暖臣.語音識別程序的開發與應用[J].計算機應用研究.2000（12）[5]何璠，孫甲松，王作英.連續語音識別系統中的Onepass搜索方法[J].計算機應用.2004(07)致謝經過差不多一個月的忙碌和工作，本次畢業設計圓滿完成，作為一個應屆畢業生，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有老師的督導指導，以及一起學習的同學的支持，想要完成這次設計難度是挺大的。在這里首先要感謝我的指導老師劉凱老師。劉凱老師平日里工作繁多，但在我做畢業設計的每個階段，從查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，專配草圖等整個過程中都給予了我悉心的教導。在設計過程中，程序編寫錯誤，劉老師都會細心的糾正并且告訴我其中的緣由。除了劉老師的專業水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神更是我學習的榜樣，并將影響我今后的學習和工作。其次我還都要感謝和我一起做畢業的易笑同學，雖然我們做的是不同的功能，但是她在此次設計中給我提供了許多有用的資料，勤奮工作，自始自終和我并肩作戰。如果沒有她的努力，此次設計的完成也將不會這么完美。最后，我向電子信息工程學院的全體老師們再次表示衷心額感謝：謝謝你們，謝謝你們三年來對我的悉心栽培附錄程序代碼#include<Voice.h>#defineSUM4uint8nAsrStatus=0;charsRecog[SUM][80]={"kaideng","guandeng","liangyidian","anyidian"};intled=8;intval=0;intkey=30;intnewkey;voidfinally(unsignedcharn){switch(n) { case0: Serial.println("kaideng");Serial.println("");val=255; break; case1: Serial.println("guandeng");val=0; break; case2: Serial.println("liangyidian");val=val+50;if(val>255)val=255; break; case3: Serial.println("anyidian");val=val-50;if(val<0)val=0; break; default: Serial.println("error");Serial.println(""); break; }analogWrite(led,val);}voidExtInt0Handler(){Voice.ProcessInt0(); }voidsetup(){Serial.begin(9600);Voice.Initialise(MIC,VoiceRecognitionV1);attachInterrupt(0,ExtInt0Handler,LOW);pinMode(led,OUTPUT);pinMode(key,INP