摘要：為實現基于S3C6410核心處理器與ZigBee技術的智能家居系統的語音控制，研究設計了基于SPCE061A單片機的ZigBee語音子節點。凌陽單片機SPCE061A能夠進行語音信號的采集、處理以及語音識別，并與無線射頻芯片CC2530之間通過串口進行通信。由語音識別系統以及Zig Bee無線收發模塊等所組成的語音子節點通過ZigBee無線網絡與網關進行通信，通過網關來控制其他的ZigBee子節點。該系統實現了對開關型以及紅外型家電的智能語音控制。該智能家居語音控制系統具有識別率高，控制使用方便等特點，有一定的發展前景。
關鍵詞：ZigBee；CC2530；SPCE061A；語音識別；語音節點；智能家居

0 引言
隨著短距離無線通信技術的發展，WLAN，Bluetooth，IrDA，HomeRF，ZigBee等技術已經被逐步應用于智能家居、工業控制及環境監測等眾多領域，而語音識別技術作為一門交叉學科，也被廣泛應用于工業、家電、醫療等領域。將語音識別與無線通信技術相結合應用于智能家居領域，使人們能夠直接通過語音對家電進行控制，能夠讓人們享受現代科技在現實生活中的應用。基于IEEE 802．15．4協議的ZigBee通信技術具有功耗低、低成本、短距離、安全可靠、自組織網等特點。本文將凌陽科技的具有豐富語音處理功能的16位SPCE061A單片機與射頻芯片CC2530相結合設計了ZigBee語音識別節點，它能夠與基于SUMSUNG的S3C6410開發平臺的智能家居控制網關進行串口通信，網關在處理信息后，能夠顯示控制設備的狀態，并通過ZigBee無線網絡與家庭內的多個子節點通信，從而實現了對家電設備的語音智能控制。

1 系統總體設計
系統總體結構如圖1所示，主要包括基于Samsung的S3C6410平臺的網關、基于SPCE061A的語音ZigBee子節點、電器繼電器控制ZigBee子節點、電器紅外控制ZigBee子節點等。其中各子節點與網關之間通過星型拓撲結構進行連接。

在對語音子節點進行訓練之后，當語音節點采集接收到語音控制命令時，執行語音識別指令，通過CC2530收發模塊發送相應的控制指令到網關的主節點上。主節點將接收到控制指令通過串口上傳到網關主機，主機在處理信息之后，再通過主節點發送相應的控制指令到控制子節點上，控制子節點在接收到相應的命令之后就會執行相應的動作，對被控對象進行控制。

2 系統硬件設計
(1)網關。采用基于ARM11架構的三星S3C6410處理器，與ZigBee主節點之間通過串口方式進行通信。S3C6410是基于ARM1176JZF-S的16／
32位的低功率消耗、高性能的RSIC通用處理器。其開發平臺具有豐富的外圍接口資源。其中，可以支持4個UART接口，支持DMA和Interrupt模式，最高速度可達3 Mb／s。ZigBee主節點在系統啟動時，作為協調器啟動和控制ZigBee網絡，當網絡建立后，負責接收語音節點的控制信息以及發送相應的控制信息到各ZigBee子節點。
(2)語音子節點。由凌陽科技的SPCE061A單片機與ZigBec收發節點模塊組成。SPCE061A是凌陽科技推出的以μ’nSPTM為核心的16位結構的微控制器。具有8通道10位A／D轉換輸入功能，內置自動增益控制功能的麥克風輸入方式以及雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能。在使用SAC M_S240凌陽音頻編碼方式時，可以容納長達210 s的語音數據。因此被廣泛應用于數字語音識別領域中。
(3)電器控制繼電器子節點。由繼電器模塊與ZigBee收發節點組成。由于我國市電電壓在220 V左右，為了實現對部分家電開關的控制，采用繼電器模塊，并通過ZigBee通信模塊的CC2530芯片的I／O引腳及其外圍驅動電路，實現對繼電器模塊的吸合與釋放控制。可以控制窗簾、燈光等開關型電器。
(4)紅外控制子節點。由學習型紅外控制模塊與ZigBee收發子節點組成。目前，紅外遙控類型的家用電器的比例正逐步攀升。因此本文在設計研究中采用了學習型的紅外控制模塊，它與ZigBee收發子節點之間通過串口進行通信。首先使用一個或多個紅外模塊對現有的家電(如電視機、DVD、空調、投影儀等)紅外遙控器的信號進行學習，把相應的編碼存放到紅外模塊的存儲器E2PROM中，每條代碼對應一個地址。當該
ZigBee節點接收到指令需要對某一家電進行控制時，紅外模塊就會根據指令調取該地址下的紅外發射編碼數據進行發射，從而實現對紅外型家用電器的語音控制。
(5)基于CC2530的ZigBee無線收發模塊。CC2530是TI公司推出的基于IEEE 802．15．4協議的片上系統。內嵌增強型單周期的8051CPU，具有8 KB的SRAM、2個支持多種串行通信協議的USART、21個通用的I／O引腳、寬電壓范圍(2～3．6 V)、低功耗(主動模式RX：24 mA；主動模式TX在1 dBm：29 mA)以及電源電量可監控等特點。在ZigBee協議棧中UART具有中斷、DMA兩種模式，本文設計中均采用了UART的中斷模式。