摘 要： 智能宿舍系统以MSP430处理器为核心，通过温度和光强传感器，实现宿舍室温和灯光强度的自动调节；利用非特定语音识别技术实现宿舍电动设备的语音控制功能。采用GSM短信技术实现手机远程监测（室温、灯光、门窗）和控制（风扇、空调、音乐播放器、闹钟、电动窗帘、加热器）功能。该系统采用低功耗设计、功能实用、操作方式灵活多样（手动、红外遥控、短信控制、语音控制），可应用于集体宿舍等多人居住的场所。
关键词： 智能宿舍； MSP430； GSM； ASR
中图分类号： TN911?34；TN912.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0041?03
0 引 言
随着科学技术的日新月异，智能化系统已普及到世界的各个角落，智能家居的应用也早已问世。对大学生宿舍进行人性化、智能化的改造是目前面临的一个主要问题。
随室内环境变化而变化的光线，有助于保护室内人员的视力，减少不良影响；利用非特定语音识别技术，能更好的实现用语音对室内各种用电器的控制。本文设计的低功耗智能宿舍系统可以实现多种功能，包括光线、温度自动调节，智能起床唤醒，语音控制，手机短信控制以及安全监测等功能。在智能化、信息化的当今社会，设计这样的智能系统既能给大学生带来无限的帮助和快乐，又能使他们的生活更加丰富和安全。
1 系统总体方案设计
智能宿舍系统总体框图如图1所示。该系统以MSP430处理器为核心，配合外围的非特定语音识别模块（ASR）、手机通信模块（GSM）、传感器模块和红外遥控模块组成信息采集部分。通过ZigBee无线通信，配合外围的门锁控制、风扇/空调控制、显示模块（12864）组成执行机构，实现系统的智能控制功能。ASR、GSM、光敏电阻和温度传感器将采集到信息，发送给MSP430处理器，MSP430处理完后，将控制命令发送给门锁控制、风扇/空调控制和显示控制等设备，实现对外围设备的控制。此外还可以通过红外遥控和键盘对风扇/空调、门锁和闹钟实施控制。
2 硬件设计
2.1 ZigBee无线传输模块
本设计采用CEL公司自主研发的ZICM2410P0模块（2.4 GHz/IEEE 802.15.4），此模块为无线网络提供一个高性能低成本的组网方案，CEL’s ZIC2410芯片上集成了ZigBee无线收发器和一个单指令内嵌FLASH空间的51CPU核，同时还有GPIO、UART、音频解码器。ZigBee数据收发的速率最高可达1 Mb/s。ZICM2410P0模块内嵌音频处理单元，特别适合语音传输，外部音频处理芯片通过I2C/SPI/UART接口输入音频信息到ZICM2410，经过音频接口（PCM/μ?a?law/ADPCM可选），再传输到MAC层的FIFO中，经由PHY层发送至空中，收方按照反流程进行接收播放。另外，ZigBee模块在8～48 Kb/s的采样率下，凭借ZICM2410 500 Kb/s～1 Mb/s的ZigBee传输速率，可满足音频数据的双向传输。因此本设计采用ZigBee对语音进行无线传输。
2.2 语音控制模块
语音控制模块的核心芯片为LD3320，是一款“语音识别”专用芯片，由ICRoute公司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括A/D、D/A转换器、麦克风接口、声音输出接口等。该芯片在设计上注重节能与高效，不需要外接任何的辅助芯片如FLASH、RAM等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话等功能。并且识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。语音识别芯片完成的主要工作是：把通过MIC输入的声音进行频谱分析→提取语音特征→与关键词语列表中关键词语进行对比匹配→找出得分最高的关键词语作为识别结果输出。
2.3 手机短信与GSM模块
用手机短信控制整个系统是本设计的一个关键点。以手机短信的形式将用户的需求发送给GSM模块，GSM将用户信息发送给单片机，单片机处理后发出控制命令，执行机构完成相应的控制功能。GSM模块是整个手机远程控制的“中枢”，它通过RS 232接口与MSP430单片机相连，二者可以进行数据交换。GSM模块采用西门子公司生产的TC35模块辅以外围电路和SIM卡构成。同时提供电话、短信提醒等功能，以确保宿舍的安全。
2.4 红外遥控模块
红外遥控模块[1]由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成，红外发射装置由红外发射管、编码电路和键盘组成，红外接收设备由红外接收电路、红外解码芯片和电源组成。为了提高红外系统的抗干扰能力，发送端将基带二进制信号调制为脉冲信号。
2.5 温度/光线调节模块
温度调节模块[1?5]是通过DS18B20对外界温度进行采集的，当温度过高或过低时单片机对空调做出相应的调节。光线调节模块分为光线采集和灯光自动调节模块。利用光敏电阻对外界光线进行采集，根据光强的实时变化输出PWM波，利用L298驱动高亮LED灯。
2.6 时钟显示模块[6]
采用12864液晶块显示由日历芯片（DS1302）读取的日期、时间数据。液晶显示器与MSP430之间采用并口通信。可利用红外遥控器对时间进行设定，用于设置起床时间（精确到分）。
DS1302 是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31 B静态RAM，采用SPI 三线接口与CPU 进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年。工作电压范围2.5～5.5 V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
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