【毕业设计】语音播报实时数据处理系统的设计与实现

如防盗监测系统，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。

系统原理本系统是基于寝室数据处理系统。

采用高性能低成本低功耗的位结构的微控制器作为核心芯片，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。

温度测量范围摄氏度到摄氏度，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，分别为单片机模块电源模块温湿度传感器以太网模块非特定人声识别模块。

下图就是本设计的系统框图。

图系统结构图系统硬件设计电源模块电源模块是电子系统中必不可缺的部分，它为这个系统提供能量。

电源模块的硬件电路如图所示。

输入电压或电源经过和产生和的直流电源供系统使用。

可以防止电感效应而产生的自激，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，的作用是进步减小输出电压的波动，使电源输出更加稳定。

是电源工作的指示灯。

电源模块图电源模块电路单片机温湿度传感器非特定人声识别模块以太网模块电源模块二〇四年六月六日星期五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主控芯片，这款芯片基于内核设计，片上集成有丰富的资源，可达到最高的工作频率，是款功能强大性价比又很高的处理器，是低成本嵌入式开发的很好的选择。

引脚分布如图所示。

图引脚图非特定人声语音模块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，板载有存储器口继电器等器件。

通过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。

接口说明图语音模块接口说明图电源接口模块供电口，接电压。

通讯接口标准头，可进行通讯。

板载继电器接口左边为常开中间为公共端，右边为常闭。

外接接口可编程口，可以由语音识别结果触发口动作，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，但是需要接以上限流电阻第个输出接口，电源正极此处没有电源反接保护，无法作为电源输入，只能做输出使用电源负极。

功能按钮在启动时，如果按下功能按钮模块将启动下载模式，此时可以用于设置和语音向模块内下载。

在使用过程中，如果把模块设置为单次识别触发，按下该按键时将启动次识别过程。

串口串行接口，可以直接接到单片机。

模块电源输入输入范围，如果电源接口已经电源，此接口不能接任何电源，以免产生冲突，损坏器模块串行口接收端。

模块串行口发送端模块地电源负极。

二〇四年六月六日星期五模块应用图解图语音模块应用图数字温湿度传感器产品概述数字温湿度传感器的输出信号都是被修正校验过的信号，这是款感应温度和湿度的综合传感器。

该产品中加入了温湿度传感技术和模块化得采集技术，保证了产品的可靠性和稳定性。

传感器中加入了块电阻式得感湿原件和感温原件。

所以本产品的优点有以下几点产品质量好响应速度快抗干扰能力较强价格便宜性价比高。

每个产品都在温湿度校验室中进行过精确的校验后才会出厂。

校准的系数会以程序得形式放在内存中，当传感器工作时就会调用这些校准系数已达到处理信号的目的。

数据线是根串行线这样的系统简易快捷。

也导致了产品体积小功耗低传输距离远等特点。

本产品的封装为针单排引脚得封装。

连接更为方便。

功能特点和技术参数的功能特点和技术参数如下的主要功能就是检测改芯片周围的环境的温度现问题然后快速地提出解决方案。

最后在环境下把软件写好后，可以通过将我们的软件下载到主控板上运行调试。

观察软件所实现的功能能否达到我们的要求。

整体流程从下面的软件整体流程图来看我们的整个系统，启动开始后，先初始化各个模块的数据，紧接着进行温湿度数数据的采集，经过均值滤波得到个稳定有效的数据，然后再通过网络模块传输到网上，提供给我们通过浏览器来查询。

同时系统会对我们的数据进行异常验证，若有异常则进入警报模式，若正常者进入下次的数据采集。

二〇四年六月六日星期五将温度数据滤波延时个短时间将湿度数据存入湿度数组将温度数据存入温度数组发送结束命令读取测量结果发送测量开始指令初始化以太网模块模块初始化传感器模块采集完毕数组是否已满将湿度数据滤波取有效温度数据均值初始化时钟结束取有效湿度度数据均值发送开始命令发送以太网数据控制命令握手完毕发送数据提取数据进行检查温湿度异常进入警报模式进入下次以太网模块软件方案流程框图图以太网模块流程图软件实现方法因为整个系统的软件要实现模块化的编程，我们将与以太网模块有关的程序封装到这几个文件中。

中主要提供的是以太网模块通信的功能函数，包括些的初始化函数，数据传输函数。

里面则是些模块的接口驱动函数，函数就是其中之。

里面提供的是网络通信协议的服务函数比如。

最后则是服务的应用函数库。

功能的实现操作这个模块的软件设计，实现了在浏览器上创建了个服务器，我们可以通过中的命令来获得我们想要的温湿度信息。

用户需要定的操作来实现功能，首先我们要在机的界面输入个命令这个是我们在程序中设定的，看能不能的通。

如果能通的话就打开开始初始化发送服务指令结束发送界面信息发送数据信息显示结果二〇四年六月六日星期五机上的浏览器，输入，这样就会弹出个网页，上面会提示需要个，再接着输入我们事先设定的密码这样我们就能在该网页中看到温湿度传感器所获取的温湿度信息。

语音模块软件方案口令正确口令图语音模块软件流程图非特定人声语音模块的软件编写依赖于个特定软件编译环境。

在这个环境下可以通过编写程序让模块可以完成设计语音播报上的要求。

我们在通过这个环境建立个新的工程以后，根据软件上相应的提示对模块的硬件参数进行设置，使得模块在当前的外部环境下达到个很好地工作状态。

接着要将需要播放的文件加载到工程中，以供后面的编程使用。

这个环境下的编程方法是基于模态来工作的。

程序的编写需要我们建立各种不同的模态作为基础，建立模态之后需要根据模态的功能需求要对模态的状态参数进行设置。

然后再在模态上面加载各种不同的指令。

下面简单列举几个常用的指令语音播报指令，该指令会使模块将指令要求的进行播放。

语音识别指令，该指令会使模块对外界的声音进行识别，检测是否是程序中所要求的识别的声音，以作出不同的应对。

定时器加载指令，该指令会在语音模块的工作中加载个定时功能，用来应对语音识别过程中超时的情况。

模态跳转指令，该指令会使语音模块的工作在不同模态下跳转。

设置指令，该指令可以将板载的口继电器接口的电平进行设置。

可以外接单片机对信号进行处理，也可以接外部的大功率器件进行控制。

发现有入侵现象进入正常模式进入警报模式语音识别模块识别口令在该环境的程序编写中的指令加载有下面三种方式追加方式在程序指令列表的结尾添加条指令前插方式在被选中的指令前面添加条指令后插方式在被选中的指令后面添加条指令。

图语音模块编程环境指令添加界面在每个模态的工作过程中，都会有进入动作进入模态后会首先执行的指令集离开动作离开模态前执行的指令集未识别动作语音未识别状态的指令集和识别词条语音识别的词条集。

整个工程的开始会首先进入初始模态，之后会经过多种指令的运行和模态的跳转后结束所有动作，结束工程。

系统调试首先我们必须对单片机的可用性进行检测，具体做法是下载个厂商提供的简单的测试程序进行测试，若能出现预期效果，则单片机正常可用，能够进行下面的操作。

然后再在单片机中下载温湿度传感器的测试程序，检测模块是否可用。

然后使用同样的方法对以太网模块进行测试，若以上模块出现问题的话我们需要找出根源再提出解决方案排除掉已出现的问题。

在单片机的各个系统都组装完成后，进行整体的模块的联调。

调试的目的是为了排除些系统的故障，从而从故障中找出原因解决掉故障，完善整个系统。

如程序排错和优化整个程序的结构，使系统能够达到我们预先的功能，进而使其产品化，价值化。

我们在进行单片机的调试的时候，是软硬件同时交替进行的。

可以先排除些较为明显的硬件故障，如电源故障。

然后再进行软件在线进行调试。

二〇四年六月六日星期五硬件电路故障及解决方法由于在最开始的设计上面出现的失误，可能导致短路和开路这种。

解决方法在画好的原理图当中仔细寻找出其中的故障点，并进行修改和矫正。

元器件损坏由于对元器件的生疏而导致使用不当，从而损坏元器件。

解决方法我们在设计规划电路当中要明确知道各个元器件的作用及使用条件，避免发生各种故障核损坏其他元器件影响整个电路的工作。

电源故障在设计电路过程中电源故障可能会对元器件造成永久性的损坏。

如电源电压不符合要求，电源和接地接反了导致短路烧毁芯片等等。

解决方法电源电路必须单独出来调试好，等测试过后再加入电路中硬件调试方法在本设计产品上电之前，要先使用万能表对照原理图对各个线路和元器件进行线路准确性的验证，对元器件检查，看看是否有不符合规格和要求的元器件，要重点观察电源部分的走线，防止短路短路这种故障的发生。

第二步则是对各个元器件引脚上的电位进行检测看看各个引脚得点位是否正常，防止对仿真器的损坏。

第三步是去除单片机然后把各个元器件接上，并且将单片机的接口和仿真器的