語音識別技術是當前極具發展前景的新技術之一，采用語音識別技術與無線通信技術完成人機交互、可以簡化設備繁雜的菜單，削減大量的按鍵，給使用者提供了極大的方便，讓人們能夠享受現代科技的創造性應用。基于IEEE802.1 5.4協議的ZigBee通信技術具有低功耗、短距離、安全可靠、自組織網等特點。
本文采用STC12LE5A60S2單片機、LD3320語音識別芯片、CC2530組成ZigBee語音識別模塊，對語言進行ZigBee數據采集，并與32位嵌入式微處理器構成的家庭網關進行串行通信，家庭網關對接收到的語音數據進行判斷處理，并通過ZigBee模塊網絡對多個控制子節點發出控制信息，實現對電器設備的語音控制。
1 智能語音控制系統功能設計
系統能進行非特定人語音識別并將語音內容存儲到TF Card內，可利用語音對電燈，電磁閥水龍頭，電控鎖，電動窗簾等各種電器進行控制。也可進行預設，設定的時間到，系統按提示內容進行家居控制。
2 智能語音控制系統的結構設計
圖 1 智能語音控制系統框圖
系統總體結構如圖1所示，家庭網關和各子節點連接方式為星型拓撲結構。系統核心部件為智能家居系統中的家庭網關，在本設計中該部件功能有別于傳統意義上的家庭網關，其主要負責家庭內部智能設備的控制，故采用嵌入式系統方案。包括完成語音識別模塊子節點、對開關型電器進行控制的繼電器控制子節點、對紅外遙控型電器進行控制的紅外控制子節點_。
3 智能語音控制系統的硬件設計
3．1 家庭網關設計
考慮到本設計家庭網關的核心控制功能，選用功能強大的32位單片機S1C33L05為主控芯片、根據功能需要片外擴展了外部存儲器模塊、LCD模塊、時鐘模塊，家庭網關與ZigBee模塊通過串口實現通信。
圖2 家庭網結構
3．2語音子節點設計
語音子節點由STCl2LE5A60S2單片機、LD3320語音識別芯片、ZigBee數傳收發節點組成，系統架構如圖3所示；
圖3 語音子節點系統架構圖
其語音識別部分硬件電路如圖4所示：
圖4 語音識刖電路
電路中，MCU的IO口和LD3320A采用串行SPI方式連接，通過串行數據接口接收STCl2LE5A60S2的控制命令；對LD3320A來說，時鐘信號從TCl2LE5A60S2的XTAL2振蕩器倒相放大器的出端引入，復位信號(RSTB)由MCU發出，而中斷信號由LD3320A發出，MCU負責接收。
3．3 ZigBee數傳模塊收發節點設計
繼電器控制子節點及紅外控制子節點均通過ZigBee數傳模塊收發節點與家庭網關進行通信，考慮到語音家居系統無需很大的數據量特點，本設計選擇集成有80C51內核的CC2530芯片構成ZigBee數傳模塊收發節點，因CC2530本身帶有射頻的功能，通過調整CC2530本身的發射功率以及優化CC2530天線后，對于小功率網絡節點的設計不需要外加額外的射頻芯片，比較適合家居系統使用。CC2530 ZigBee無線模塊的電路原理圖如圖5所示，可以看出該模塊只需很少的電子元器件。
圖5 CC2530通信電路原理圖
4系統軟件設計
系統軟件主要由語音識別處理部分、ZigBee數傳模塊節點收發程序部分、紅外控制部分、實時時鐘驅動程序、LCD顯示驅動程序和控制主程序等構成。圖6為軟件構成框圖。
圖6 軟件構成框圖
4．1 主程序主程序
通過串口接收語音子節點數據后，對數據進行判斷處理并將相應信息進行顯示提示，繼而根據ZigBee數據采集的語音內容向相應收發控制子節點ZigBee模塊發送控制命令，其流程圖見圖7。
圖7 主程序流程圖
4．2語音識別程序設計
語音識別的操作流程是：
(1)通用初始化和語音識別用初始化。在初始化程序里，主要完成軟復位模式設定、時鐘頻率設定和FIFO設定。
(2)寫入識別列表。LD3320是一個基于詞庫的語音識別芯片，在此步驟中，應將待識別的短語寫入識別列表。列表的規則是，每個識別條目對應一個特定的編號(1個字節)，不同的識別條目的編號可以相同，而且不用連續，但是數值要小于256(00H～FFH)。
(3)開始識別，準備好中斷響應函數，打開中斷允許位。根據現有設置，每次語音識別的時間限制是設定開始后的1分鐘。在這個期間內，芯片接收到聲音，無論識別是否成功，都會發送中斷信號。如果到了1分鐘還是沒有接收到聲音，也會發送一個中斷，而BA寄存器里的數值是0，表示識別失敗。改動B8寄存器可以改變這個長度。
(4)響應中斷。如果麥克風采集到聲音，不管是否識別出正常結果，都會產生一個中斷信號。而中斷程序要根據寄存器的值分析結果。讀取BA寄存器的值，可以知道有幾個候選答案，而C5寄存器里的答案是得分最高、最可能正確的答案。
LD3320的程序包含了初始化程序，識別列表程序，識別開始程序和識別中斷程序，詳細流程如圖8所示。
圖8 語音識別流程圖
5 結論
非特定人語音識別技術及其人機交互技術是當前語音信號處理領域的熱點，本設計利用ICRoute公司的LD3320A完成非特定人語音的ZigBee數據采集識別、結合具有低功耗、高可靠性、短距離的無線通信ZigBee無線模塊技術結合。能實現語音控制開關型、紅外型家電設備，從而實現了家居控制的語音無線智能化控制，且根據需要，系統功能、應用范圍均可進一步拓展。具有廣泛的應用前景。