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1、语音智能家居控制系统研究摘要：文章利用LabVIEW强大的数据采集与分析功能、便捷的图形化编程能力，通过对温湿度、光敏度、PM2.5、有害气体浓度以及语音信号的采集与处理，设计一款基于LabVIEW语音智能家居系统，能够实现语音操控的智能化功能以及在LabVIEW前面板实时进行环境、安防等参数的监测，使得人们的生活变得更加安全、舒适且便捷。关键词：LabVIEW；智能家居；语音掌握随着物质文化水平的提高，人们对生活家居环境越来越重视，要求越来越高。智能家居产品正是在这个背景下应运而生。当今社会中，对智能家居产品的要求主要表达在3个方面：安全舒适的环境、便捷敏捷的操控、放心可靠的监控1。其中，便
2、捷敏捷的操控最主要的方式为语音掌握，以语音掌握信号向终端家居发出指令，从而实现预期的效果。这种方式给人们的生活带来前所未有的便捷与高效。因此，基于语音掌握的智能家居产品得到大力进展。LabVIEW是一款以图形化编辑语言G语言编写程序，以框图形式呈现的程序开发环境，由美国国家仪器NI公司研制开发2。它主要有两个方面的特色，一方面LabVIEW可以依托计算机强大的处理器和存储器，从而节约开发本钱，便于后期维护。例如，一般的语音识别电路会采纳LD3320语音识别模块，而LabVIEW可以通过编程实现LD3320语音识别模块功能。另一方面LabVIEW图形化编程语言具有编程效率高、开发周期短的特点，包
3、含信号处理模块、数据通信模块、数据采集模块等多种类型的模块函数3。基于上述内容，本设计利用LabVIEW2022强大的数据采集、分析能力，搭建一个语音掌握、环境检测以及安防报警等功能集一体的语音智能家居掌握系统。1系统总体设计系统总体设计包括LabVIEW上位机、单片机模块、执行器模块、传感器模块等。LabVIEW上位机一方面主要是监测各种参数，另一方面可以处理较冗杂的数据，例如，音频信号，视频信号等。单片机模块主要是接收以及处理一些常见的传感器信号，如温湿度、光敏度、形变度、有害气体浓度等，并能够发送指令给执行机构。2硬件系统本设计系统的硬件系统主要包含两个部分：传感器部分和数据采集部分。数
4、据采集部分主要分为模拟信号采集部分和数字信号采集部分。首先，传感器电路将物理量转换成模拟电信号。模拟信号采集部分，将模拟电信号采集，经过对信号的放大、滤波等处理后，分析给处理器处理。数字信号采集部分，主要是处理开关信号，例如继电器开关信号。通过LabVIEW对麦克风进行数据采集，得到语音信号，再对语音信号进行处理，识别出有用指令信号，发送给处理器，处理器发出指令通过无线通信模块发送给执行机构，执行机构接收指令后，执行指令。3软件系统本设计软件系统主要分为传感器模块、音频采集掌握模块、执行器模块以及监控界面模块。通过LabVIEW的多层次结构，将各个模块程序作为子程序，且实现子程序的调用，从而实
5、现系统程序的扩展，然后通过计算机的计算功能、存储功能及数据传输功能，得到智能家居掌握系统的数据，通过LabVIEW前面板工控界面作为上位机界面显示出来4。3.1传感器模块传感器模块利用选定的传感器采集所需要监测的各种物理量，例如温度、湿度、光敏度等，经过信号处理电路，将物理量转换为所需要的各种模拟电信号。再由信号调理电路放大滤波处理后，进行A/D转换，将模拟电信号转换成计算机能够识别的二进制数字信号，最终将数字信号传输到个人计算机实现对数据的处理、保存和显示等功能5。3.2音频采集掌握模块本系统通过麦克风，录入一段话，并使这段信号经过声卡放大转换为数字信号，然后通过LabVIEW软件搭建采集系
6、统，利用声音相关VI实现语音信号的采集、存储6。再对存储的语音信号进行对比，找出信号中有用的指令信息，确认后执行相应的操作。3.3执行器模块执行器是指处理器发出指令指令后，执行器接收指令后执行对应的操作，属于系统的终端设备。执行器执行完指令后，终端设备状态发生转变，终端设备将自身状态信号数据通过数据采集模块返回到上位机，转变上位机监测界面的指示状态。为了更好地验证本系统的功能，本系统采纳LED作为信号的指示灯，继电器模块作为信号的执行器件。3.3监控界面LabVIEW软件可以依托家庭个人计算机，以VI前面板作为系统的上位机监测界面，如图2所示。此监测界面可以实时监测家居环境的温度、湿度、空气质
7、量等，又可以对各个模块进行监控。此外，还设置了总开关，对整个系统实行整体掌握，方便后期对系统的维护与升级。最终，在监控界面的正中间，设置了安防报警指示灯，火灾烟雾报警灯以及蜂鸣器，可以第一时间警示家居主人，应对突发状况，准时实行应急措施。图2上位机监测界面4系统测试采纳账号密码登录，登录胜利时，自动运行下一个界面，登录界面关闭。系统启动后，数据采集模块实时采集各种信号并在上位机界面显示，随着计算机程序的运行，对各种信号进行分析，实行相应的措施，执行对应的模块。例如，温度超过26，空调启动制冷模式。另外，自动开启摄像头录像功能，全天候、无死角对家居屋内屋外进行监控，将视频文件保存到设定的文件夹内
8、以便需要时方便调用。语音识别功能随时待命，通过开启声卡，并将采集到的声音通过波形显示在面板上，接收两级指令后，掌握相应的执行机构执行指令。当家居中出现烟雾时，烟雾传感器将信号传给上位机，上位机马上做出响应，火灾烟雾报警灯闪耀，蜂鸣器鸣响，提示家居主人发生意外状况，马上处理，以防事故发生。参考文献1张冷，钟山，刘飞，等.基于LabVIEW的智能家居系统设计J.金陵科技学院学报，20221：40-43.2曾柄杰.基于单片机和LabVIEW的无线葡萄酒窖环境测控系统设计J.国外电子测量技术，20224：141-145.3褚大伟.语音识别交互在智能家居中的讨论与应用D.石家庄：石家庄铁道大学，2022
9、.4袁嘉嵘.LabVIEW电子电路模拟仿真设计J.电子技术与软件工程，202220：105-106.5黄志强.基于LabVIEW多通道数据采集系统设计与调试J.机械制造与自动化，20221：185-187.6林丽君，吴巧玲.基于LabVIEW和MATLAB的语音信号采集系统设计J.成都大学学报自然科学版，20224：405-408. 刘永超 单位：湖南交通工程学院 电气与信息工程学院本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页