CN108594668A - 智能家居控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

智能家居控制系统及其控制方法。现在市面上大部分的智能家居产品形式结构较单一，需近距离操作，不适应现阶段人们智能化要求。本发明智能家居控制系统，微控制器分别连接线模块、GSM模块、人体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、语音识别模块、红外模块、一组步进电机、蜂鸣器、一组操作按键。智能家居控制方法，近距离语音和远程手机拨号或发送文字短信；GSM模块向微控制器发送代表语音或远程手机的来电提示或短信内容的一串字符；微控制器判断后执行字符命令，从而进行控制；之后GSM模块告知远程手机控制成功。本发明可以在室内、室外两种方式对家居进行远程控制，且命令识别率高。

Description

智能家居控制系统及其控制方法

技术领域：

本发明涉及一种智能家居控制系统及其控制方法。

背景技术：

伴随科技迅猛发展，人们的日常生活也有很大的改善，越来越多的人不但追求物质层面的享受，更有许多人追求精神层次的享受。住所的舒服程度、办公的便捷性、家庭安全等问题都是人们茶余饭后的热点话题。住宅自动化也就因此而产生，其产生是现代新型技术的产物，是在众多技术共同结合下的新型居住理念。现在市面上大部分的智能家居产品形式结构比较单一，控制比较复杂，需要近距离进行操作，其操控性和便捷性已经不能适应现阶段人们对智能化的要求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种智能家居控制系统及其控制方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种智能家居控制系统及其控制方法，其组成包括，微控制器、无线模块、GSM模块、人体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、语音识别模块、红外模块、一组步进电机、蜂鸣器、一组操作按键；所述的微控制器分别连接线模块、GSM模块、人体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、语音识别模块、红外模块、一组步进电机、蜂鸣器、一组操作按键。

一种智能家居控制系统进行家居控制的方法，所述的控制方法通过以下步骤实现：

步骤一、近距离的语音和远程手机向GSM模块拨号或发送合格有效文字短信；

步骤二、GSM模块向微控制器发送代表语音或远程手机的来电提示或短信内容的一串字符；

步骤三、微控制器判断语音或来电提示音的个数、文字短信内容，执行字符命令，从而对室内的体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、步进电机、蜂鸣器或一组操作按键进行控制；

步骤四、语音或拨号、文字短信控制成功后，GSM模块向远程手机发送一条回复短信，告知远程手机控制成功。

有益效果：

本发明就智能家居中的智能控制以及操控便捷性进行研究，打破了以往控制对距离的限制问题，同时加入了语音识别方面，使得智能化大大提高。与传统的智能家居进行比较，该系统有以下两点创新：（1）在智能家居控制方面采用非特定人语音识别与GSM远程控制相结合的方式，即在室内采用语音识别对家居进行智能化控制；在室外采用GSM远程控制的方式对家居进行远程控制。采用语音识别的方式可以对室内灯、窗帘、房门等进行控制采用手机拨打目标手机电话或者发送短信命令的方式可以对室内灯进行控制。同时在安防方面加入了防盗报警、火灾报警等，发生警报时，系统会向目标手机发送报警信息，实时性强。（2）在对用户的语音进行识别的部分，使用一个非特定人的语音识别模式进行识别。为了防止平时误触发，再加一级触发识别进行设计。采用非特定人语音识别的优点是产品利于推广、实用性较强。这种识别方式不分性别和年龄，只要说出控制命令都能进行识别。本系统还采用触发识别方式对语音命令进行识别，相对于以往的连续语音识别方式，此种方式可靠性大大提高。本系统中还采用触发识别方式进行识别，这种方式区别以往的连续语音识别技术，其误识别率大大降低。用户通过语音命令可以对室内客厅灯、厨房灯、卧室灯、床头灯、房门以及窗帘进行控制。

系统正常工作时，通过检测用户的语音命令，进行相应的动作执行。由中央处理器进行裁决后，做出相应的控制响应。比如播放声音、开灯、关灯等等。达到一个智能化的控制目的。 在室外则通过用户拨打目标的手机号码，插在GSM模块中的目标手机号码侦听到来电信息，判断来电的号码是否为设定好的手机号码，并且根据控制命令驱动相应的继电器对家居进行控制。如果控制命令接收，并且控制目标完成后，系统就会对控制用户发送相应的信息。本系统实现了近距离非接触智能控制以及超远距离的智能控制，使系统更具人性化。本系统在以上功能的基础上，还添加了一些其他的扩展功能，比如对室内的火灾情况进行一个监测，并且可以对室内进行一个防盗的实时检测。一经发现盗警、火警信息，立即通知用户，使用户采取必要的手段予以制止。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

具体实施方式一：

本实施方式的一种智能家居控制系统，其组成包括，微控制器1、无线模块2、GSM模块3、人体红外热释电传感器4、烟雾传感器5、继电器6、水泵7、语音识别模块8、红外模块9、一组步进电机10、蜂鸣器11、一组操作按键12；所述的微控制器1分别连接线模块、GSM模块3、人体红外热释电传感器4、烟雾传感器5、继电器6、水泵7、语音识别模块8、红外模块9、一组步进电机10、蜂鸣器11、一组操作按键12。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，所述的微控制器1采用增强型STM32F103系列单片机。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，所述的GSM模块3的型号为TC35。

具体实施方式三：

与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，所述的语音识别模块8采用LD3320非特定人语音识别芯片。该芯片的功能非常之强大，其不管对男性识别效果非常之好，对女性同样效果不错。其内部集成了高精度A/D和D/A电路、麦克风接口、音频放大接口电路以及片内Flash，且识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。使用这种芯片会有一种全新的体验，就是通过语音进行交互的操作情况。此芯片是基于音素算法进行识别的，故不需要采集多个声音样本就可以进行识别。

具体实施方式四：

与具体实施方式三不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，所述的烟雾传感器5采用MQ-2型烟雾传感器5。它可以完成对丙烷、氢气等有一个很好地检测。其价格比较低的，在使用的时间上，可以有一个较长的效果。MQ-2型烟雾传感器5采用二氧化锡进行检测，因为其在干净空气的电导率比较低，所以如果空气中有可燃气体时，其内部的电导率会逐渐增加，所以，我们只要通过一些简单的电路就可以将其内部的实时变化采集出来编程变成电信号进行输出。

具体实施方式五：

与具体实施方式四不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，所述的人体红外热释电传感器4用人体热释电红外传感器来实现对运动人体的检测，选用对热量敏感的材料经特殊工艺而成，尺寸为两毫米乘一毫米，对这个模块进行设计制作时，在里面首先装上探测的元件，然后将两个方向进行反向设置，通过这样的设置之后，基本就可以解决芯片会由于内部温度上升产生的非稳态反应，设计完后，该模块就会对它的周围一定范围内的红外信号进行监测，采集一些微弱的信号进去，然后进行放大，这样检测的灵敏度就会根据信号的放大而增加，再在此基础上安装特殊的塑料菲涅尔透镜，增加信号的检测距离，因为不同方向的红外信号经过透镜反射之后，都可以准确的射入该红外传感器里面，而且效果非常的好。通过该模块的整体设计，其信号的强度甚至可以达到七十分贝。而且这种模块的检测距离也可以最远达到二十米之远。

PT2262芯片以及PT2272芯片是比较常用的二种芯片，为普城公司所产，使用CMOS进行设计，性能很好，使用率较高。其芯片具有最多12位地址编码，管脚属性为三态管脚，分别是高电平、低电平以及悬空状态。通过对地址进行编码，其可以组成531441种形式，而具有6位地址输出的PT2262芯片，其设定的地址编码和相应的数据编码是通过芯片17脚进行输出操作的。该芯片用在发射相关的电路里，其发出的信号，具有以下几方面的数据：数据码、地址编码、同步码等。 通过PT2272进行解码，它的地址通过两次的比较，检查无误后方可输出。

具体实施方式七：

与具体实施方式一、二、四或六不同的是，本实施方式的智能家居控制系统，驱动芯片采用全新原装L298N芯片，其内主要芯片和模块介绍 20 部结构为双H桥的一种直流电机驱动芯片。

具体实施方式八：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的智能家居控制系统的控制方法，所述的控制方法通过以下步骤实现：

先对本控制系统功能做一个整体概述：该控制系统主要实现两大功能，包括手机远程控制和语音识别智能控制。 手机远程控制包括拨号控制和短信控制两方面，拨号控制是利用了拨号时的来电提示音进行控制的，

步骤一、近距离的语音和远程手机向GSM模块3拨号或发送合格有效文字短信；

步骤二、GSM模块3向微控制器1发送代表语音或远程手机的来电提示或短信内容的一串字符；

步骤三、微控制器1判断语音或来电提示音的个数、文字短信内容，执行字符命令，从而对室内的体红外热释电传感器、烟雾传感器5、继电器6、水泵7、步进电机10、蜂鸣器11或一组操作按键12进行控制；

步骤四、语音或拨号、文字短信控制成功后，GSM模块3向远程手机发送一条回复短信，告知远程手机控制成功。

具体实施方式九：

与具体实施方式八不同的是，本实施方式的智能家居控制系统的控制方法，步骤三所述的微控制器1判断语音或来电提示音的个数、文字短信内容的过程为，采用触发识别的形式进行识别，即接收到声音信号，ARM产生中断，向LD3320发送识别命令，然后微控制器1返回一个识别码，此时ARM需要判断这个识别码是否是事先设置好的触发指令所匹配的识别码，如果不是则不予理睬，如果是在启动下一次识别，下次识别的命令才是用户真正要说的控制指令，即当识别成功后串口会发送相应的识别码，微控制器1与语音识别模块8进行通信，微控制器1根据识别码采取相应的控制措施。

具体实施方式十：

与具体实施方式八或九不同的是，本实施方式的智能家居控制系统的控制方法，步骤三所述的对室内的继电器6、水泵7进行控制的过程为，通过ARM芯片的IO口的高低电平，使电路对应的三极管导通和截止，通过三极管的导通和关断来控制继电器6线圈是否通电，当线圈有电时，电磁铁吸合，常开触点吸合，220V线路接通，此时相应的灯泡和家电就可以正常工作，反之则停止工作；还有一路水泵7控制，该水泵7采用12V直流进行供电。当发生火警时，ARM控制该继电器6吸合，水泵7电源接通，此时会喷出水将火熄灭，实现灭火过程；最后再加上蜂鸣器11驱动电路，由ARM芯片IO口的高低电平控制对应三极管的导通和关断，来使蜂鸣器11通电和断开。

Claims (10)

1.一种智能家居控制系统，其特征是：其组成包括，微控制器、无线模块、GSM模块、人体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、语音识别模块、红外模块、一组步进电机、蜂鸣器、一组操作按键；所述的微控制器分别连接线模块、GSM模块、人体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、语音识别模块、红外模块、一组步进电机、蜂鸣器、一组操作按键。

2.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征是：所述的微控制器采用增强型STM32F103系列单片机。

3.根据权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：所述的GSM模块的型号为TC35。

4.根据权利要求3所述的智能家居控制系统，其特征是：所述的语音识别模块采用LD3320非特定人语音识别芯片。

5.根据权利要求1、2或4所述的智能家居控制系统，其特征是：所述的烟雾传感器采用MQ-2型烟雾传感器。

6.根据权利要求5所述的智能家居控制系统，其特征是：所述的人体红外热释电传感器用人体热释电红外传感器来实现对运动人体的检测，选用对热量敏感的材料经特殊工艺而成，在里面首先装上探测的元件，然后将两个方向进行反向设置，通过这样的设置之后，基本就可以解决芯片会由于内部温度上升产生的非稳态反应，设计完后，该模块就会对它的周围一定范围内的红外信号进行监测，采集一些微弱的信号进去，然后进行放大，这样检测的灵敏度就会根据信号的放大而增加，再在此基础上安装特殊的塑料菲涅尔透镜，增加信号的检测距离。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的智能家居控制系统，其特征是：驱动芯片采用全新原装L298N芯片，其内主要芯片和模块介绍 20 部结构为双H桥的一种直流电机驱动芯片。

8.一种利用上述任一权利要求所述的智能家居控制系统进行家居控制的方法，其特征是：所述的控制方法通过以下步骤实现：

步骤一、近距离的语音和远程手机向GSM模块拨号或发送合格有效文字短信；

步骤二、GSM模块向微控制器发送代表语音或远程手机的来电提示或短信内容的一串字符；

步骤三、微控制器判断语音或来电提示音的个数、文字短信内容，执行字符命令，从而对室内的体红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器、水泵、步进电机、蜂鸣器或一组操作按键进行控制；

步骤四、语音或拨号、文字短信控制成功后，GSM模块向远程手机发送一条回复短信，告知远程手机控制成功。

9.根据权利要求8所述的智能家居控制系统的控制方法，其特征是：步骤三所述的微控制器判断语音或来电提示音的个数、文字短信内容的过程为，采用触发识别的形式进行识别，即接收到声音信号，ARM产生中断，向LD3320发送识别命令，然后微控制器返回一个识别码，此时ARM需要判断这个识别码是否是事先设置好的触发指令所匹配的识别码，如果不是则不予理睬，如果是在启动下一次识别，下次识别的命令才是用户真正要说的控制指令，即当识别成功后串口会发送相应的识别码，微控制器与语音识别模块进行通信，微控制器根据识别码采取相应的控制措施。

10.根据权利要求8或9所述的智能家居控制系统的控制方法，其特征是：步骤三所述的对室内的继电器、水泵进行控制的过程为，通过ARM芯片的IO口的高低电平，使电路对应的三极管导通和截止，通过三极管的导通和关断来控制继电器线圈是否通电，当线圈有电时，电磁铁吸合，常开触点吸合，220V线路接通，此时相应的灯泡和家电就可以正常工作，反之则停止工作；当发生火警时，ARM控制该继电器吸合，水泵电源接通，此时会喷出水将火熄灭，实现灭火过程；最后再加上蜂鸣器驱动电路，由ARM芯片IO口的高低电平控制对应三极管的导通和关断，来使蜂鸣器通电和断开。