CN213583108U - 一种智能家庭语音助手装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家庭语音助手装置，包括：设备本体；所述设备本体上安装单片机以及与所述单片机连接的温湿度传感器、板载声音传感器、实时时钟模块、读卡器、继电器、LED灯光模块和显示屏；所述设备本体上还具有与智能家居系统相对接的接口。本实用新型提供的智能语音助手功能强大，实用性高，可以与智能家居系统对接，实时调控家居环境，显著提升用户居住的舒适度。

Description

一种智能家庭语音助手装置

技术领域

本实用新型属于语音识别技术领域，特别涉及一种智能家庭语音助手装置。

背景技术

如今的时代可以说是“懒人”的时代，科技的飞速发展为我们的生活带来了许许多多的便利。依靠互联网，我们便可以足不出户，满足我们的各种需求。在智能时代的今天，我们的交流也不仅仅局限于冰冷冷的文字了，语音发送，视频分享我们的生活随处充满了暖暖“人情味”，甚至很多家电，数码产品也越来越懂我们的需求，只需一个指令，便会智能快速完成并达到我们想要的结果。智慧家庭、智能家居或智能家庭助手等，已经渗入到我们生活的方方面面了。

但是当今，智能家庭语音助手设备简陋，一般只是通过语音来播放歌曲，功能性不强，实用性不高，无法满足我们日常生活的需要，比如，当我们想要查看时间或天气等信息一般需要打开手机进行查看，但当我们炒菜、洗衣服、洗碗或洗澡时，无法腾出手来查看手机时，也不能通过传统语音助手便捷的获取相关信息；又比如，老年人或腿脚不方便的残疾人，开关灯、开启或关闭其他电器及打开或关闭房间内的门或窗户等极为不便，传统语音识别系统并不能完成此类操作；此外，传统语音助手的误触率较高且与用户交互反馈单一，因此，我们需要一种实用性高且功能强大智能家庭语音助手。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的智能家庭语音助手，解决了当前智能家庭语音助手功能不强、实用性不高的问题，可以显著提升用户的居家舒适度。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种智能家庭语音助手装置，包括：设备本体；所述设备本体上安装单片机以及与所述单片机连接的温湿度传感器、板载声音传感器、实时时钟模块、读卡器、继电器、LED灯光模块和显示屏；

所述设备本体上还具有与智能家居系统相对接的接口。

进一步地，所述单片机采用型号为ArduinoUNOR3的单片机。

进一步地，所述温湿度传感器采用型号为DHT11的温湿度传感器；

所述温湿度传感器的信号口SIG接入所述单片机的P1.1信号端口。

进一步地，所述板载声音传感器采用LD3320芯片，所述板载声音传感器由语音采集模块和语音输出模块组成；

所述板载声音传感器的RX和TX端口分别与单片机的A1和A2端口对应连接。

进一步地，所述实时时钟模块采用DS1302芯片；

所述实时时钟模块的SDA和SCL端口分别与所述单片机的A6和A7端口相连接。

进一步地，所述读卡器采用RFID-RC552芯片；

所述读卡器的MISO和MOSI端口分别与所述板载声音传感器的A4和 A5端口相连接。

进一步地，所述继电器的SIG端口与所述单片机器的P1.3端口相连接。

进一步地，所述LED灯光模块采用SK6812芯片；

所述LED灯光模块的DIN端口与所述单片机的P1.5端口相连接。

进一步地，所述显示屏采用I2C LCD1602液晶显示屏；

所述显示屏的SDA端口与所述单片机的P1.7端口相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的智能家庭语音助手，功能强大、实用性高，可以与智能家居系统对接，实时调控家居环境，显著提升用户居住的舒适度。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚的描述本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍。附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型提供的系统结构连接框图；

图2为本实用新型提供的电路连接原理图；

图3为本实用新型提供的智能家庭语音助手工作流程图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1，一种智能家庭语音助手装置，包括：单片机、温湿度传感器、板载声音传感器、读卡器、继电器、LED灯光模块和显示屏；其中，单片机与板载声音传感器相连接；单片机与温湿度传感器相连接；单片机与读卡器相连接；单片机与继电器相连接；单片机与显示屏相连接；单片机与LED灯光模块相连接；还提供其他接口与智能家居系统对接。

比如，内部使用ArduinoUNOR3作为第一控制器，ArduinoUNOR3是一个便捷灵活、方便上手的开源硬件产品，具有丰富的接口，有数字I/O口，模拟I/O口，同时支持SPI，IIC，UART串口通信。能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他装置来反馈、影响环境。它没有复杂的单片机底层代码，没有难懂的汇编，只是简单而实用的函数。而且具有简便的编程环境IDE，极大的自由度，可拓展性能非常高。标准化的接口模式为它的可持续发展奠定了坚实的基础。

实施例1

如图1所示，一种家庭智能语音助手装置，电路由单片机ArduinoUNOR3、 DHT11温湿度传感器、LD3320板载声音传感器、RFID-RC522读卡器、DS1302 实时时钟模块、继电器、SK6812LED灯光模块和I2c LCD1602液晶显示器组成。板载声音传感器包括：语音输出模块和语音采集模块。

DHT11温湿度传感器的信号口SIG接入单片机的P1.1信号口；保证温湿度传感器可以通过实时的接收人的语音指令，将采集到的温湿度信息，通过语音播报形式反馈给用户，若是在炒菜时，或者用户由于噪音等不方便接收语音信息时，还可以将温湿度信息通过数字信号形式展示在显示屏上，方便用户接收反馈。

比如，DHT11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。当用户通过语音说出“显示温度(湿度)”时DHT11从低功耗转换到高速模式，DHT11发送相应信号，发送40bit的数据，并触发一次数据采集，并将采集结果显示在显示屏上，当没有语音指令时，DHT11则不会进入工作状态。

采用DHT11温湿度传感器经济成本低，性价比高；它具有超小体积和极低功耗不占用空间，并且待机时间长；拓展了家庭智能助手的信号传输距离， DHT11温湿度传感器使用单根总线与单片机进行双向的串行数据传输，信号传输距离可达20米以上。

DS1302实时时钟模块的SDA和SCL端口分别与单片机的A6和A7端口相连接；DS1302实时时钟模块是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。

将实时时钟模块通过单片机与板载声音传感器相交通，可以保证时钟模块整点报时或是接收语音指令并播报时间信息。

此外，实时时钟模块还提供其他接口，比如可以插入SD卡，日常生活中可以通过语音控制播放预先储存在sd卡中的音乐，让闹钟变为一个随声听。

读卡器的MISO和MOSI端口分别与单片机的A4和A5端口相连接。读卡器内设有射频芯片RFID-RC552，以读卡器等为基准的门禁系统可以读取用户的房卡信息，当进门卡与用户进门卡不一致时，即可通过app告知用户，实时保证家中财产安全。每当用户进门时都会贴心欢迎用户回家，比如通过语音输出模块及语音采集模块发出“您辛苦了，欢迎回家”的语音，让用户感受家的温暖。

I2c lCD1602液晶显示屏的SDA端口与单片机的p1.7端口相连接。液晶显示屏可以用来在用户不方便接收语音信息反馈时，比如客户受噪声影响无法清晰的识别本新型所发出语音信息，可以以液晶显示屏的图像信息作为反馈方式的补充，比如，当用户正在使用洗衣机或抽油烟机等噪声较大的家电时，很难接受到温湿度的语音信息反馈，此时，用户可以通过显示屏来获取温湿度信息。

LED灯光模块不仅可以用来显示时间，也可以用来为用户照明，LED灯光模块的DIN端口与单片机的p1.5端口相连接。

SK6812串行5050全彩LED柔性模块每个像素点的三基色颜色可实现 256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于 400Hz/s，可以用来显示时间。串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。柔性led可弯折度很高，不宜损坏。

当用户身体不适，比如老年人晚上需要关灯休息时，在关灯后会有一段路程需要抹黑前行，由于老年人腿脚不便并且身体的也较为脆弱，一旦因为关灯后看不到脚下的障碍物而摔倒，其后果是难以估计的，而采用本实用新型所提供的智能家庭语音助手，用户即可躺在床上说出“关灯”的指令，即可关灯并且省去抹黑前行。

板载声音传感器的RX和TX端口分别与单片机的A1和A2端口对应连接。语音输出模块连接一个对声音敏感的电容式驻极体语音采集模块。声波使语音采集模块内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。若连续输入五次密码不正确、房卡不正确或被强行撬动门锁时，通过读卡器的射频芯片将信息发送给用户APP，并智能使门锁自动锁存一小时无法打开且蜂鸣器产生报警信号，以此保证用户的财产安全。

此外，本智能语音助手还设有烟雾传感器，当家中煤气发生泄漏时，可以通过手机app向用户及时反馈情况。

本智能语音助手的设备本体外壳采用3D打印技术，以亚克力板为主要材质，不仅美观而且经济成本低，此外本智能语音助手可以与智能家居系统结合到一体，根据当前温度和湿度多少来控制门窗和空调的开关等，比如，当用户在外出差时，可以通过APP控制本智能语音助手开启热水器并调整预设水温，用户回家后即可冲澡，无需等待，达到居家舒适的目的。

实施例2

参照图3，是本智能语音助手的工作流程展示图，首先初始化所有原器件，当接收语音指令时，智能语音助手分析识别指令，并执行相应功能，显示屏上显示“in service”或“好的”，当RFID标签逼近读卡器时，进行识别，若房卡正确时显示屏显示“welcome”或“欢迎回家”并控制语音输出模块输出“欢迎回家”的语句，让用户感受到家的温馨。

本智能语音助手通过LD3320芯片做汉语语音识别，不需要用户事先训练和录音，识别准确率达95％。通过LED电子时钟为载体，运用语音本控制智能语音助手在显示时钟与显示温度之间切换。并且可以用语音实现对时间的调整。通过这个程序，我们居家可以通过语音来精准控制的显示时间、温度、湿度以及通过语音的方式来修改当前时间，同时还有门禁功能，通过刷卡的方式来打开门锁，同时语音播报“欢迎回家”，本实用新型提供的智能语音助手功能强大，实用性高，可以极大提升用户居家的舒适感。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，包括：设备本体；所述设备本体上安装单片机以及与所述单片机连接的温湿度传感器、板载声音传感器、实时时钟模块、读卡器、继电器、LED灯光模块和显示屏；

所述设备本体上还具有与智能家居系统相对接的接口。

2.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述单片机采用型号为ArduinoUNOR3的单片机。

3.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述温湿度传感器采用型号为DHT11的温湿度传感器；

所述温湿度传感器的信号口SIG接入所述单片机的P1.1信号端口。

4.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述板载声音传感器采用LD3320芯片，所述板载声音传感器由语音采集模块和语音输出模块组成；

所述板载声音传感器的RX和TX端口分别与单片机的A1和A2端口对应连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述实时时钟模块采用DS1302芯片；

所述实时时钟模块的SDA和SCL端口分别与所述单片机的A6和A7端口相连接。

6.根据权利要求4所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述读卡器采用RFID-RC552芯片；

所述读卡器的MISO和MOSI端口分别与所述板载声音传感器的A4和A5端口相连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述继电器的SIG端口与所述单片机器的P1.3端口相连接。

8.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述LED灯光模块采用SK6812芯片；

所述LED灯光模块的DIN端口与所述单片机的P1.5端口相连接。

9.根据权利要求1所述的一种智能家庭语音助手装置，其特征在于，所述显示屏采用I2C LCD1602液晶显示屏；

所述显示屏的SDA端口与所述单片机的P1.7端口相连接。

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