1 引言

　　隨著科技的發展和人們生活水平的提高，人們對居住環境方便快捷的要求越來越高，智能家居系統應運而生。智能家居是現代電子技術、通訊技術及自動化技術相結合的產物。它能夠實現對家電設備的自動控制和管理、對家庭的安全進行監測報警，能夠為用戶提供安全舒適、高效便利的生活環境。本文結合語音識別技術，利用SPCE061A 豐富的語音處理功能，在已有的電力線和電話線的基礎上， 設計了一套智能家居系統， 該系統結構簡單、功能完善并且具有較高的性價比。

　　2 系統架構

　　系統主要由主控制器、分控制器（89C51）、電話接口和電力線載波通信等幾部分組成。本系統使用了大量的硬件電路來完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性和穩定性以使系統達到較高的性能。系統的總體結構如下圖1所示。

　　本系統主要完成遠程控制家用電器和自動報警兩個功能， 下面我們簡要介紹一下系統的工作過程：

　　當用戶通過遠方任何一部電話撥打家中的電話時，系統檢測到電話線上出現的振鈴信號并開始計數。如果五次振鈴無人接聽， 主控制器則發出摘機信號， 實現模擬摘機，并播放語音提示。用戶根據語音提示輸入密碼，DTMF 電路將接收到的DTMF 信號進行解碼，并將解碼后的數字信號送入CPU 驗證密碼是否正確， 三次輸入密碼錯誤則系統自動掛機。如果密碼正確，則進一步提示用戶輸入控制命令，這時用戶可以通過按鍵或者直接用口令對家用電器進行控制。

　　如果采用口令來控制，則口令經電話線，以及電話接口的語音通道進入，SPCE061A 單片機則將采集到的話音與預先存儲的模板進行比較，進行語音識別并判斷出用戶的指令，然后發送相應的控制信號。控制信號被送入電力線調制解調器調制后，通過電力線接口電路耦合到電力線上進行傳輸，控制信息也就以廣播形式發送出去。

　　由電力線傳送的被調制信號由分控制器系統的電力線接口電路接收并被送入ST7537 進行解調，解調后的信號被送入分控制器。每個分控制器都有自己的固定地址，分控器讀取解碼后的地址信息，并判斷與自己的固有地址是否一致，若一致則接收數據信息并執行相應的操作，從而實現了對相應家電的控制。操作完成后，分控制器向主控制器發回確認信息，再由主控制器控制語音提示電路發出操作完成或失敗的語音提示，通知電話遙控者。

　　如果采用按鍵控制，用戶發出的按鍵信號（DTMF）經解碼后送入CPU，CPU 接收到信號后從中分析出地址信息和控制信息并發出控制信號。控制信號經ST7537 調制后通過電力線傳輸到分控制器，由分控制器執行相應的操作。

　　當傳感器檢測到警情時， 就會發出報警信號， 分控制器接收到報警信號， 則將報警信號耦合到電力線上。

　　中心控制器接收到報警信號后則自動撥打用戶預先設置的電話號碼， 電話接通后延遲兩秒， 系統自動播放語音報警信息。

　　3 SPCE061A 芯片特性簡介

　　SPCE061A 是一款基于μ ‘nSP 內核的16 位單片機，其芯片特性如下：

　　1.工作電壓：內核工作電壓VDD 為3.0-3.6V（CPU），I/O 口工作電壓VDDH 為2.4～5.5V（I/O）；2. CPU 時鐘：0.32MHz～49.152MHz;3. 內置 2K 字SRAM 和32K 閃存ROM;4. 系統處于備用狀態下（時鐘處于停止狀態），耗電小于2 μ A@3.6V;5 。 具備觸鍵喚醒的功能；6 。 3 2 位通用可編程輸入/ 輸出端口；7 。 2 個1 6 位可編程定時器/ 計數器（ 可自動預置初始計數值） ;8. 7 通道10 位電壓模- 數轉換器（ADC）和單通道聲音模- 數轉換器；9. 2 個10 位DAC（數- 模轉換）輸出通道；10.14 個中斷源可來自定時器A/B，時基，2 個外部時鐘源輸入， 鍵喚醒；1 1. 具備串行設備接口；12. 低電壓復位（LVR）功能和低電壓監測（LVD）功能；13. 內置在線仿真（ICE，In-Circuit Emulator）接口。

　　SPCE061A 的內部結構框圖如圖2 所示。

　　4 語音識別技術簡介

　　語音識別技術就是一種讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變成相應的文本或命令的技術。機器對語音進行識別、處理的過程與人對語音進行識別、處理的過程基本上是一致的。目前主流的語音識別技術是基于統計模式識別的基本理論。一個完整的語音識別系統可大致分為語音特征提取、聲學模型與模式匹配（識別算法）和語義理解三部分。其基本原理如下圖所示。

　　從圖中我們可以看出語音識別一般分為兩個步驟：

　　第一步是系統“學習”或“訓練”階段，這一個階段的任務是建立識別基本單元的聲學模型以及進行文法分析的語言模型， 即構建參考模式庫。第二步是“識別”或“測試”階段，根據識別系統的類型選擇能夠滿足要求的識別方法，采用語音分析方法分析出這種識別方法所要求的語音特征參數，按照一定的準則和測度與參考模式庫中的模型進行比較， 通過判決得出結果。

　　在本應用中，語音識別技術方面采用凌陽SPCE061A作為關鍵器件，同時凌陽公司提供bsrv222SDL.lib 庫函數支持，在使用時通過調用庫函數里相關的API 函數來實現所要求的功能。