语音播报实时数据处理系统的设计与实现毕业设计论文文档格式.docx
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语音播报实时数据处理系统的设计
摘要：
这篇论文主要是详细介绍了语音播报实时数据处理系统的设计与实现过程。
采用高性能、低成本、低功耗的32位结构的微控制器stm32作为核心芯片，利用温湿度传感器模块，ENC28J60以太网模块模块的配合，实现温度，湿度的实时测量，并网页上提供了友好的用户界面，使数据明了可观，方便操作控制。
本设计还通过非特定人声语音识别模块设计了口令识别算法，可以通过口令识别的方式判断寝室是否有外部人员入侵。
这个设计非常实用，可以让我们可以方便、快捷、准确地了解当时的温度、湿度信息。
也拥有简单实用的防盗功能。
关键词：
语音播报；
stm32；
温湿度传感器；
ENC28J60以太网模块；
非特定人声识别模块
VoicebroadcastDesignofrealtimedataProcessingSystem
Student:
MengTang（FacultyAdviser：
BenyouWang）
（CollegeofInformationEngineering,WestAnhuiUniversity）
Abstract：
Thispapermainlyintroducesthedesignandimplementationofreal-timevoicedataprocessingsystem.Usingthe32bitmicrocontrollerSTM32structureofhighperformance,lowcost,lowpowerconsumptionasacore,usingtemperatureandhumiditysensormodule,Ethernetmodule,ENC28J60moduletorealizereal-timemeasurementoftemperature,humidity,andWebpageprovidesafriendlyuserinterface,thedataclearlyobservable,convenientoperationandcontrol.Thisdesignalsobyspeakerindependentspeechrecognitionmoduledesignpasswordrecognitionalgorithm,canthroughthepasswordrecognitionwaytodeterminewhetherthereareexternalstaffdormitoryintrusion.
Thisdesignisverypractical,sowecanbeconvenient,fast,andaccurateunderstandingofthetemperature,humidityinformationatthetimeofthe.Alsohastheanti-theftfunctionissimpleandpractical.
Keywords:
voicebroadcast;
STM32;
Temperatureandhumiditysensor;
TheENC28J60Ethernetmodule;
speakerindependentrecognitionmodule
1绪论
随着嵌入式技术的飞速发展和它在生活和生产中的越来越广泛的应用。
单片机技术已经显示出了其明显的优势和非常广泛的应用前景。
单片机控制系统取代了以前的利用模拟线路或者数字电路构成的控制系统，实现了系统的智能化。
有着微处理器所没有具备的功能，它可以单独完成现代工业控制所要求的智能化控制的功能，已成为现代电子科学技术应用领域非常重要的技术之一。
当下的单片机技术较以往在内部结构、功率消耗、外部电路等级以及制造工艺上又有了非常大的进步。
同时用户对单片机的功能需求越来越多，各方面要求也越来越高。
1）内部结构的进步
单片机在内部集成数量越来越庞大的部件，这些部件包括一些常用的功能电路。
2）功耗、封装以及电源电压的进步
单片机的功耗日趋变小，特别是很多系列的单片机设置了功率等级化的工作方式。
根据单片机的工作状态的不同合理地分配这些工作方式可以达到很好地节能效果。
3）工艺上的进步
采用CMOS技术，特别地有一些公司，如Motorola采用了0.35mm甚至是0.25mm的光刻工艺。
4）单片机应用的可靠性技术的发展
在单片机的应用中，可靠性是最主要的属性。
为了拓展单片机的应用范围的领域，增强单片机自身的可靠性是一种有效的方法。
近年来，单片机的生产商在单片机设计上采用了各种可以提高单片机可靠性的新技术，EFT（EllectricalFastTransient）技术和低频时钟技术就是其中的代表。
我的这次毕业设计语音播报实时数据处理系统的设计与实现选用了stm32。
我们选择它的原因也不仅仅是因为它具有集成度高，功耗低、抗干扰性小、体积小、价格低廉等特点，更因为这款单片机的功能强大、性能稳定、应用的前景很广泛。
单片机技术的应用以及渗透到我们生活的各个领域，在科学技术飞速发展的趋势下，单片机的功能会变得越来越强大。
而单片机技术的发展是控制技术发展上浓墨重彩的一笔。
2系统设计
设计由硬件部分和软件部分二者组成。
硬件部分我们用AltiumDesigner10软件绘制电路原理图并完成焊接和调试，软件则是编写设计模块工作的程序，在集成开发环境IAR下调试通过后下载到主控芯片中。
最后实现温度，湿度数据的采集，网络上数据的查询，意外情况下口令的识别。
2.1设计需求
高校学生寝室是大学生休息、生活、学习的重要场所。
对于一个在校学生来说大约有二分之一的时间在宿舍度过，学生人口密度大，贵重物品多。
因此存在消防安全、财产安全、卫生安全等一系列的安全隐患。
这些安全问题是高校宿舍管理要解决的重要内容。
本设计是高校学生寝室内部环境监控系统，通过寝室内部各种数据的采集、处理。
实现对寝室的辅助智能化管理，使其更适合学生学习生活。
现代各种监测技术广泛应用于医学，交通，银行，国防等许多领域。
如近年来系统，温度监测，车辆监测，水文监测等等。
使用的仪器也是各种________________________________________________________________________________________________防盗监测系统，防火监测系统，温度监测，车辆监测，水文监测等等。
但国内外极少在宿舍或教室安装相应的监测系统。
学校正向着自动化，集成化，系统化，智能化，网络化方向发展。
如之前图书馆借书通过人工操作，现在使用计算机图书馆系统。
随着这种自动化，集成化，系统化，智能化，网络化方向发展的发展趋势，应用于宿舍的一种综合的监测系统正需开发，也将会在不久的将来得到广泛的应用。
2.2系统原理
本系统是基于stm32寝室数据处理系统。
采用高性能、低成本、低功耗的32位结构的微控制器stm32作为核心芯片，利用温温湿度传感器模块烟雾传感器模块及以太网模块ENC28J60模块的配合，实现温度、湿度数据的实时测量，并对其实现网络查询，用户界面友好可观。
温度测量范围0摄氏度到125摄氏度，可以通过按键来控制系统对温度，光线，烟雾的测量与播报。
通过电脑上的浏览器访问我们所，可以使数据可观，方便操作控制。
本设计还通过非特定人声设别模块设计了口令识别算法，通过口令识别的方式判断寝室是否有外部人员入侵。
根据本系统的原理，系统有四个模块组成，分别为单片机stm32模块、电源模块、温湿度传感器、ENC28J60以太网模块、newway非特定人声识别模块。
下图就是本设计的系统框图。
以太网模块ENC28J60
温湿度传感器
DHT11
单片机
Stm32
电源模块
图2-1系统结构图
3系统硬件设计
3.1电源模块
电源模块是电子系统中必不可缺的一部分，它为这个系统提供能量。
电源模块的硬件电路如图3-1所示。
USB输入电压或5V电源经过AMS1117-3.3和AMS1117-2.5产生3.3V和2.5V的直流电源供系统使用。
C2可以防止电感效应而产生的自激，C6的作用是减弱因为负载上的电流瞬时变化时引起的高频干扰，C5的作用是进一步减小输出电压的波动，使电源输出更加稳定。
D1是电源工作的指示灯。
图3-1电源模块电路
3.2微控制器模块
本设计中的微控制器选用的是意法半导体公司推出的STM32F103RBT6[4]主控芯片，这款芯片基于ARMCortex-M3内核设计，片上集成有丰富的资源，可达到最高72MHz的工作频率，是一款功能强大性价比又很高的ARM处理器，是低成本ARM嵌入式开发的很好的选择。
引脚分布如图2-3所示。
图3-2STM32F103RBT6引脚图
3.3非特定人声语音模块
3.3.1模块特性
本模块的使用基于非特定人声语音设别技术。
模块对语音的识别度很高，可以识别普通话、方言、外语等各种形式的语音。
它的抗噪性能也非常优秀，在低分贝的声音环境下基本上可以完全识别，在较高分贝的声音情况下也可识别大部分，而且可以最多识别1600条语句。
模块对于识别词条的编程是通过汉语拼音的方式导入，以普通话为标准，方言或其他语言需要经过拼音模拟。
板上资源非常丰富，板载有flash存储器、io口、继电器等器件。
通过flash我们可以任意增加或者修改提示音。
模块对语言识别后的结果或者其他信息可以通过io口来传达给单片机，可以让单片机据此作出相应的动作。
板上的继电器也可以外接外部大功率的器件，这样模块就可以通过继电器操纵外部大功率器件。
模块的实时性非常好，在我们输入语音信号结束后0.5秒内即可得到结果。
并且可以设置识别超时，对未识别的状态做出很好地对应，可以避免模块的工作进入阻塞状态。
3.3.2接口说明
图3-3语音模块接口说明图
1）电源接口：
模块供电口，接DC4-16V电压。
2）RS232通讯接口：
标准DB9头,可进行RS232通讯。
板载继电器接口：
左边为常开、中间为公共端，右边为常闭。
3）外接IO接口：
可编程IO口，可以由语音识别结果触发IO口动作，可以设置为普通输出和推挽输出。
设置成推挽输出时可以提供更大的驱动电流，但是需要接1K以上限流电阻.IO（n）：
第n个IO输出接口，VCC：
电源正极（
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