基于单片机的智能音箱-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-119-LW
设计摘要：
本论文以STM32单片机为核心控制器，结合其他模块构建了基于物联网的智能家居控制系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STM32单片机，负责获取输入部分数据并进行内部处理，控制输出部分。输入部分包括SNR9816声控模块、JDY-31蓝牙模块、独立按键和供电电路。输出部分包括OLED显示屏、音乐播放模块和流水灯。通过声控模块、蓝牙和独立按键控制音乐播放、切换歌曲和调整音量，并通过OLED显示屏进行显示。当音乐播放器启动时，流水灯将依次闪烁。
关键词：单片机；蓝牙模块；语音识别模块；
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 SU-03T语音识别模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 蓝牙连接实物测试
5.3 手机端控制音乐播放器实物测试
5.4语音控制音乐播放器实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
音乐播放盒的起源，可追湖至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时教会的钟塔报时，而将大小的钟表装上:机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。音乐播放盒有着300多年的发展历史，是人类文明发展的历史见证。传统的音乐播放器多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动，铁桶上的铁钉撤击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。水、灰尘等外在因素，容易使内部金属发音条变形，从而造成发音跑调。随着时间的流逝，我们更加的追求享受方面的生活，音乐更是我们追求巅峰。传统音乐盒我们父辈都有，多是体积很重，发音质量不好，在工厂里不好批量生产。
随着智能科技的不断发展，传统音乐盒笨重和音效差等现象已经得到解决。随着生活节奏的加快，当今这个繁杂的社会，人们从事长期的工作和面对学习过大的压力导致我们处于紧绷的状态，因此音乐对于调节压力不言而喻的十分重要。智能音箱仿佛忽如一夜春风来，不知不觉中成为千万现代家庭的必备设备。音乐箱产品随时都能被攻城狮们赋予智慧。比如我们传统的家居音箱，需要手动来切换歌曲，使用起来比较麻烦。而现在它被赋予了更加人性化和智能化的的操作和功能，可以与无线网络连接，在线点播音乐、手机操控和语音控制等，市面上玲琅满目的音箱都奔赴在路上，有些因为质量不好而被淘汰，也有出色的在竞争中脱颖而出。基于此，本设计是基于单片机的智能音箱，主要实现以下功能：当按下音箱的开启按钮时，流水灯会依次闪烁，代表音箱已经开启；我们可以实现通过语音识别模块、手机连接蓝牙以及独立按键来控制音箱的开启、暂停、关闭、调节音量，上一首，下一首和定时播放的功能；同时音箱显示屏显示音量，开始和暂停等。
1.2 国内外研究现状
刘秦川，崔晨晨，陶洪峰，姜健俊，陈超，胡任东发明提供了一种基于语音和体感技术的智能音箱系统及其控制方法.本发明的智能音箱系统包括单片机最小系统模块,电源模块,继电器模块,音频解码播放模块,歌曲存储模块,语音识别模块,手势识别模块;本发明的优点是以语音识别和手势识别技术实现非接触式控制智能音箱,无需按键操作,人机交互更加便捷与人性化;系统采用分模设计与组装,小巧便捷,可与家庭影院等智能家居系统相互配合,营造更舒适,方便,富有乐趣的智能家居环境[1]。
随着人们对于人工智能技术的重视,语音识别技术的研究近年来逐渐升温,其在各种领域上的应用也是发展迅速,其中智能音箱系统也成为了其主要的应用对象,作为智能家居时代的重要一环与人工智能技术的关键,正确把握其存在的问题与发展方向显得尤为重要.2018年李沛谕介绍了语音识别的发展,基本原理与系统构建,重点分析了语音识别技术在智能音箱领域上的应用,并指出了语音识别技术在这一领域的应用上急需解决的方言识别,噪音排除,与自然语言三个问题,同时针对智能音箱本身提出了丰富的第三方内容和优秀的配套智能家居两个必备条件与发展方向[2]。
携式消费电子产品在业界留下了印记。凭借易于使用的价格范围，它们在市场上经历了显着的增长。2018年 Kamireddy L S , Thakkar D , Saiteja K L 使用Cortex-M系列微控制器和裸机编程技术开发便携式无线音乐播放器和文本阅读器。我们选择使用SD卡作为存储设备。由此产生的电子设备类似于汽车中可用的消费级音乐播放器。该系统包括一个MCU，一个MP3编码器/解码器，一个LCD，一个音频输出插孔，一个SD卡和一个遥控器。我们还介绍了开发系统所涉及的各种挑战，以及我们用来克服挑战的解决方案。这项工作的复杂性在于，该系统通过提供丰富的用户体验而开发为以消费者为中心。它可以用作汽车中的个人娱乐系统[3]。
伴随着芯片技术的发展,音乐芯片类型越来越多,利以单片机进行音乐的存储并控制播放的播放器系统最为广泛.2019年付晓雪将单片机作为音乐存储和播放的控制核心,可以实现播放器的多种功能,而且具有设计简单,成本低廉的特点.在基于单片机的音乐播放器系统设计中,单片机是整个系统的数据处理核心,除此之外还有液晶显示屏,控制键盘,音频解码芯片,D/A转换芯片,扬声器,MIC麦克风等软硬件器件[4] 。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于物联网技术，以STM32单片机为核心控制器，构建了一个智能家居控制系统。系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STM32单片机，用于获取输入部分的数据并进行处理，控制输出部分的设备。输入部分包括声控模块、蓝牙模块、独立按键和供电电路，用于接收用户的指令和数据。输出部分包括OLED显示屏、音乐播放模块和流水灯，用于展示和控制家居设备。
通过声控模块、蓝牙模块和独立按键，用户可以控制音乐播放、切换歌曲和调整音量。控制结果将通过OLED显示屏进行展示。此外，当音乐播放器启动时，流水灯将依次闪烁，增加了家居的趣味性和视觉效果。
该设计实现了智能家居的控制功能，提升了家居的便利性和娱乐性，为用户提供了更好的家居体验。
