摘要

本系统采用stm32f407作为主控芯片，实现对环境的监测。并且通过和手机通信，获取当前的天气预报信息，结合当前测得的温湿度，可以为用户提供出行建议。利用stm32自带的RTC可以实现时间及闹钟功能。此外RTC还可以用于电子日历的制作。从机主控芯片是STM32f103，其主要功能是测取当前的温湿度信息和语音识别。主从机通过nrf24l01无线通信。

引言

　　科技发展越来越快，我们将要进入物联网的世界。利用已经成熟的温湿度传感器技术，可以获得当前的温湿度信息；利用已经很成熟的光敏传感器技术可以获得当前的光照强度。如果我们将这些信息搜集起来，通过微处理器分析，从而给出控制信息，实现智能控制。我们所要做的事情就是：通过微处理器丰富的外设，来获取周围信息。再分析这些数据，利用自动控制算法，控制外围器件，实现环境的调控。

　系统方案

一、温湿度监测模块：1.与数字温度传感器通信，获取当前的温湿度信息。

2.将获得温湿度信息进行滤波处理

3.将温湿度数据打包传送给上位机

4.上位机接受下位机传输数据，将数据解包存储

5.上位机数据分析

该模块中最关键的算法是数据滤波，代码如下：

#define N 11

char filter()

{

char value_buf[N];

char count,i,j,temp;

for ( count=0;count<N;count++)

{

value_buf[count] = get_ad();

delay();

}

for (j=0;j<N-1;j++)

{

for (i=0;i<N-j;i++)

{

if ( value_buf[i]>value_buf[i+1] )

{

temp = value_buf[i];

value_buf[i] = value_buf[i+1];

value_buf[i+1] = temp;

}

return value_buf[(N-1)/2];

}

二、光照强度监测模块

本模块比较简单。通过监测光敏电阻两端的电压，来获得电压数据。再将电压数据转化成光照强度数据。检测电压的方法是采用STM32F407的AD模块来实现。同上一个模块一样，要对数据进行滤波处理。算法如上。

三、2.4G无线通信模块

本模块是连接主从机的关键模块。采用的通信芯片是NRF24L01。该芯片内部包括频率发生器、增强型ShockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器等功能模块。通信接口为SPI，待机电流22uA。

该模块的使用主要是通过对其进行初始化、再选择工作状态（RX/TX）、发送或接收数据。通过软件查询方式，来通信。前期调试时，下位机由于以前调试过，没有遇到什么问题。主要是在STM32F407上由于干接触，还不太了解该SPI库函数的使用方法，犯了一些低级错误。后期调好之后没有出现过大的问题。

蓝牙通信模块

　　　　　蓝牙通行模块是用于与智能手机及电脑通信的。本系统通过该模块与手机通信，获取当前的天气预报信息。此外，还可通过智能手机、电脑等获取本系统当前的信息以及控制本系统。该模块与ＳＴＭ３２ｆ４０７通过ＵＳＡＲＴ通信。主要难点是：控制指令是ＡＴ指令。由于此前没有学习过该指令，学习该指令花费了几天时间。该模块稳定性高，调试成功后一直没有出现过大的问题。

　　五、SYN6288合成语音模块

本模块采用ＵＳＡＲＴ进行通信。该语音合成芯片，支持多种编码的数据。如：ＡＳＩＣ　ＧＢＫ　ＵＴＦ等。语音合成数据通过打包发送到该模块。

支持多音字及人名的智能识别。该模块控制命令多大几十条，可以很好的实现对输出音量、语速、背景音、多音字识别、强制连读等调控。该模块实现时遇到两个难题：１、多指令的学习使用问题　２、电流干扰问题。第一个问题通过学习该芯片使用手册很快得到了解决。第二个问题的现象是，每当播放语音时，显示屏上就会乱码。经过多次检测，发现问题是该模块播音时电流变化大，对开发板上的电源产生了干扰。解决办法是采用外界电源。

六、语音识别模块ＬＳＤ３３２０

　　　本模块基本功能是识别语音，附加功能是播放语音。本模块通过ＳＰＩ与从机主控芯片通信。从机控制该模块进行语音识别和语音播放。结合ｆａｔｆｓ与ｓｄｉｏ，可从ｓｄ卡上读取ＭＰ３数据，从而实现了语音识别ＭＰ３播放器。该模块使用时首先初始化，再选择模块工作模式。通过查阅数据手册，可以更好的控制该芯片。结合无线模块可以实现对上位机的控制。结合语音识别功能和语音播放功能可以实现语音对话。

系统硬件设计

详细介绍系统各个模块的硬件实现过程，包括电路系统仿真，说明采用关键器件的理由及关键部分的原理图（不得大量复制原理图和PCB图，更多用框图的方式示意，仅对能体现工作量和创新的部分提供原理图，评委有权对滥用原理图的论文扣分）

语音模块

语音识别模块　

无线模块

系统软件设计

主机：

int main(void)

{

extern u8 voice7[];

extern u8 Vscripte1[];

extern u8 voice7[];

extern u8 voice1[];

massage.ScreenMsg=1;

massage.ScreenMain=1;

massage.Id=-1;

massage.Flag=1;

massage.HardMsg=0;

massage.Temp1=28;

massage.Temp2=39;

massage.Humi1=58;

massage.Humi2=38;

delay_init();

LCD_Config();

Touch_Init();

LCD_Clear(BLUE);

COM1Init(9600);

SelfCheck();

delay_ms(1000);

My_Init();

while(1){

MainMenu();

}

void My_Init(void){

extern u8 voice7[];

extern u8 Vscripte1[];

extern u8 voice7[];

extern u8 voice1[];

u8 i=0;

u8 Rx_Buf[20];

LCD_Clear(BLUE);

GUI_TextV(50,80,"Waitting for data... " ,RED,BLUE,1);

RX_Mode();

while(NRF24L01_RxPacket(Rx_Buf));

if(Rx_Buf[0]==0xda)

{

massage.Temp1=Rx_Buf[1];

massage.Humi1=Rx_Buf[2];

massage.Temp2=Rx_Buf[3];

massage.Humi2=Rx_Buf[4];//

}

for(i=0;i<11;i++)

{

Usart2_Putc(Vscripte1[i]);

}

while(Usart2_Getc()==0x4f);

//联机成功提示音

for(i=0;i<11;i++)

{

Usart2_Putc(Vscripte1[i]);

}

while(Usart2_Getc()!=0x4f);

//开机成功欢迎音

for(i=0;i<27;i++)

{

Usart2_Putc(voice1[i]);

}

Touch_Init();

}

void MainMenuV(void){

GetId();

switch(massage.Id){

case 0:

bluetooth();

break;

case 8:

changeS();

break;

case 12:

monitor();

break;

case 13:

temperature();

break;

case 15:

setting();

break;

case 16:

humidity();

break;

case 17:

voice();

break;

case 19:

speaker();

break;

default:

break;

}

void MainMenuH(void){

/*AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);

AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas1.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);

AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas2.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);

AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas3.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);

AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas4.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);

AI_LoadPicFile("0:/JPG/mas5.jpg",0,0,240,320);

delay_ms(800);*/

//RTC_TimeShow();

GetId();

switch(massage.Id){

case 15:

bluetooth();

break;

case 16:

setting();

break;

case 3:

voice();

break;

case 10:

temperature();

break;

case 2:

//changeS();

break;

case 18:

humidity();

break;

case 11:

speaker();

break;

case 19:

network();

break;

case 14:

nowtime();

break;

case 6:

monitor();

break;

case 7:

calendar();

break;

default:

break;

}

slither();

}

void sysmas(void){

if(massage.ScreenMsg==0){

//GUI_Text(50,80,"Speaker for you " ,RED,BLACK,1);

}else{

AI_LoadPicFile("0:/JPG/happ.jpg",0,0,240,320);

if(massage.HardMsg|0x00){

GUI_TextV(30,20,"SD working well... ",RED,BLACK,0);

}else{

GUI_TextV(30,20,"SD can not work... ",RED,BLACK,0);

}

if(massage.HardMsg|0x02){

GUI_TextV(50,20,"Net working well... ",RED,BLACK,0);

}else{

GUI_TextV(50,20,"Net can not work... ",RED,BLACK,0);

}

if(massage.HardMsg|0x04){

GUI_TextV(70,20,"BlueTooth working well...",RED,BLACK,0);

}else{

GUI_TextV(70,20,"BlueTooth can not work...",RED,BLACK,0);

}

if(massage.HardMsg|0x08){

GUI_TextV(90,20,"SYN6288 working well...",RED,BLACK,0);

}else{

GUI_TextV(90,20,"SYN6288 can not work...",RED,BLACK,0);

}

while(!exit_fun("0:/JPG/happ.jpg")){}//end for while

}

char exit_fun(u8 *path){

char temp[2];

extern MSG massage;

GetId();

temp[0]=massage.Id;

delay_ms(100);

GetId();

temp[1]=massage.Id;

if(massage.ScreenMsg){

//横屏

//双指收缩

if((temp[0]==0)){

if((temp[1]==5)||(temp[1]==1)||((temp[1]==4)))

{

turnback(path,"0:/JPG/happbg.jpg");

//MainMenuH();

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 1;

}

// 单指滑屏

if((temp[0]==9)){

if(temp[1]>temp[0]){

turnback(path,"0:/JPG/happbg.jpg");

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 1;

}

}else{

if(temp[0]==10){

if(temp[1]>temp[0]){

turnback(path,"0:/JPG/happbg.jpg");

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 1;

}

}else{

// 竖屏状态

// 双指放缩

if((temp[0]==3)){

if((temp[1]==2)||(temp[1]==7)||(temp[1]==6))

{

turnback(path,"0:/JPG/vappbg.jpg");

//MainMenuV();

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 1;

}

// 单指滑屏

if((temp[0]==6)||(temp[0]==10)||(temp[0]==14)){

if(temp[1]<temp[0])

{

turnback(path,"0:/JPG/vappbg.jpg");

//MainMenuV();

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 1;

}

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

return 0;

}

void slither(void){

char temp[2];

extern MSG massage;

GetId();

temp[0]=massage.Id;

delay_ms(20);

GetId();

temp[1]=massage.Id;

if(massage.ScreenMsg==0)

{

}else{

if((temp[0]==5||temp[0]==1)){

if(temp[1]>temp[0]){

sysmas();

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

}

if((temp[0]==13||temp[0]==17)){

if(temp[1]<temp[0]){

sysmas();

temp[0]=0;

temp[1]=0;

massage.Id=-1;

}

系统创新

　　　本系统将主从机分开，利用从机进行语音识别和温湿度监控，主机进行数据分析。通过蓝牙通信，获取智能手机上的天气数据，很好的解决了微控制器连接网路难题。并且，通过蓝牙连接，用户能够使用手机获得当前的温度信息。语音识别功能，增添了更加丰富的人机交互方式。此外，利用开发板上自带的加速度模块，能够实现彩屏的横竖屏切换。