1.2 声控开关的研究意义

开关广泛的应用在工业生产和日常生活中，传统上使用的开关是光敏的、机械的和声控的等。与传统的开关相比，语音控制开关具有智能化、非接触、以及控制精确等优点，可应用于工业的设备控制、家用电器的控制等领域，尤其适用于老年人[5]。

比如机械开关、红外和无线遥控等等，这样的开关要么要有一个遥控装置，要么需要繁琐的操作，在实际使用中给用户带来了诸多不便，应用于公共场合时尤为困难。反观声控模式，只需借助人自身器官发声，便可对电器开关进行控制。给人们对家用设备进行操作与管理带来了便利，给予人类以智能、舒适的生活方式。 

2系统方案选择与论证

2.1总体方案选择和论证

本设计所研究的家用声控开关包含四大模块,即MCU控制系统模块、电源系统模块、开关系统模块和语音识别系统模块。当人发出相关指令时，语音芯片对人所说内容进行存储并将信息传入MCU控制系统，MCU控制系统对语音模块进行处理，然后对开关进行相应指令的控制，从而实现了声控系统能对语音指令做出智能反应，以达到声控家用开关的目的。系统流程框图如图2-1所示。

图2-1 系统流程框图

完整的系统由硬件电路和软件程序组成。本设计将采用STM系列单片机，该电路将主要包括一个继电器驱动电路，一个时钟电路和复位电路，系统的总体设计框图如图2-2所示。

图2-2 系统总体设计框图

2.2 微处理器的选择

基于本系统设计的要求我们需要选择单片机的IO有较强的驱动能力、运行速度较快、运行较为稳定的单片机。

方案一：选择STC89C52，较为完善的功能使得其使用起来易上手。但是其缺点也十分明显，虽然I/O使用比较简单，但高电平时驱动能力不高；运行速度也相对较低；芯片保护能力也很差，这样的芯片是不稳定的，极有可能被烧毁。

方案二：选择STM8S105K4T6，该MCU具有上电掉电保护电路，运行稳定；运行速度是STC89C52的16倍左右；与STC89C52相比，IO具有相对强大的驱动能力;外设接口和定时器也是比较丰富的; 在线编程、DEBUG可以大大缩短开发周期。

由于方案二优势明显，故我们最终选择方案二。

2.3语音芯片的选择

语音识别芯片是本系统语音信息处理的核心，为了达到本设计的预期效果，要求我们需要选择的语音芯片必须支持非特定人语音识别功能，而且开发难度相对较低，以便于我们实现预期效果。

方案一：选择WT7010语音识别芯片，特定人的语音识别是指用户的语音需要在该功能运用前已输入到芯片内，进而对其特征提取，存储操作为其功能实现完成的最后一步。当输入语音时，芯片会自动检查并匹配参考模块库中的功能与实际输入的语音功能。如果匹配成功，则芯片输出成功的值。 

方案二：思修SX-ASR-A语音模块。该语音模块内部资源非常丰富，内部具有32位的精简指令集。该模块不但性能高，而且只要简单的操作就可以实现复杂的语音识别，降低了用户开发语音识别类产品的门槛。该模块最大的优点是不需要提前对用户录音或者学习，可以直接识别任何人说的普通话，相对而言该模块更适合本设计。

因为我们的方案针对的是广大用户，故我们最终选择方案三。

2.4电源系统的选择

电源系统主要给MCU系统、开关系统、语音识别系统等供电，保证本系统长时间稳定的运行，因此电源系统的选择也尤为重要。

方案一：选择锂电池供电，增加了系统的便捷性，但是需要增加锂电池充放电控制系统，大大增加了本设计产品的成本，且锂电池供电的安全设计难以保证。