1  选题背景与意义

        在科技飞速发展的当下，智能家居已然成为家居领域的核心发展方向，其市场规模持续扩张。语音识别技术作为人工智能领域的关键技术之一，在智能家居中扮演着至关重要的角色，是智能家居实现自然交互控制的核心。当前语音识别技术在卧室场景的应用仍存在一定局限性。卧室环境相对私密且复杂，存在各种背景噪音，如空调运行声、窗外环境音等，这对语音识别的准确性提出了更高要求，现有的降噪技术还不能完全满足需求 。本研究旨在利用先进的语音识别技术，构建一个高度智能化的卧室管家系统，彻底改变用户与卧室设备的交互方式。通过该系统，用户只需发出简单的语音指令，即可轻松实现对卧室各类设备的精准控制。本研究聚焦于基于语音识别技术的卧室管家，旨在通过深入探索和创新，为智能家居产业在技术创新、产品升级等方面注入新的活力。在技术创新层面，致力于攻克当前语音识别技术在卧室复杂环境下的难题，通过对卧室管家系统的研发和优化，为智能家居产品提供全新的设计思路和功能拓展方向，促进智能家居产品从单一功能向集成化、智能化方向发展，打造更加完善的智能家居生态系统，为用户提供全方位、一体化的智能生活解决方案。

2  技术框架

技术框架：STM32单片机+WiFi无线通信技术+腾讯云平台+腾讯云小程序

开发环境：STM32开发环境：Keil μVision5开发环境

                  上位机开发环境：腾讯云平台+手机端小程序

3  实现功能

1. 温湿度监测：采用温湿度传感器实时监测卧室的温度、湿度环境参数，当环境温度未处于设定阈值，蜂鸣器告警提醒，当环境湿度低于设定阈值，自动打开加湿器进行加湿，直到设定阈值最大值停止。
2. 有害气体监测：采用有害气体传感器实时监测卧室环境的有害气体浓度，当有害气体浓度超过设定阈值最大值，蜂鸣器告警提醒，并通过语音播报模块进行播报，并自动推送消息“卧室空气质量异常”给用户预警。
3. 光线监测：采用光敏电阻传感器实时监测卧室环境的光线，当光线低于40%，自动打开照明灯，具备自动根据环境光线调节挡位功能。
4. 设定阈值：可以通过按键和小程序设定温度、湿度、光线和有害气体浓度的阈值。
5. 手动控制模式：可以手动控制加湿器和床头柜锁、控制照明灯的挡位。
6. 语音控制模式：可以通过语音识别模块实现对照明灯挡位、加湿器，例如“一级/二级/三级/四级/五级亮度”、“打开加湿器”、“关灯”。
7. 语音交互：用户也可以询问卧室环境温湿度，通过语音播报模块进行回复卧室温湿度情况。也可以通过说出特殊密码指令“1234”开启床头柜锁。
8. 屏幕显示：通过显示模块实时显示与更新卧室环境相关监测信息。
9. 远程监测：通过WiFi无线通信技术将监测数据上传至腾讯云平台，通过云平台进行数据存储、数据记录和曲线分析，用户可以手机端小程序进行卧室数据查看、阈值设定、远程控制设备、定时控制和接收预警信息等操作。

4  系统总体设计

1. 设备感知层：“感知和执行终端”

• 输入类模块：
  • 温湿度检测模块：采集环境温湿度数据；
  • 空气质量检测模块：监测空气质量（如 PM2.5、有害气体等）；
  • 光线检测模块：感知环境光线强度；
  • 语音识别模块：识别语音指令；
  • 按键控制模块：通过物理按键输入指令；
  • 电源供电模块：为整个设备层提供电力。
• 输出类模块：
  • 屏幕显示模块：显示各类检测数据或系统状态；
  • 蜂鸣器报警模块：异常情况（如温湿度超限）时发出警报；
  • 加湿器控制模块：控制加湿器的开关或档位；
  • 舵机控制模块：控制舵机执行特定动作（如设备角度调节）；
  • 风扇控制模块：控制风扇的开关或风速；
  • 语音播报模块：通过语音反馈系统状态或提示信息。

2. 传输层

• WiFi 无线通信模块：负责设备感知层与云端的通信，通过MQTT 协议和腾讯云进行数据交互，实现设备与云端的双向信息传递。

3. 应用层

• 腾讯云平台：作为云端服务，存储、处理设备上传的数据，并支持远程管理；
• 小程序：用户可以通过手机小程序直观地查看设备数据、发送控制指令，实现对系统的远程交互。

整个系统的工作逻辑是：设备感知层采集或执行指令→传输层将数据上传 / 下达→应用层实现云端管理和用户交互，从而构建起一套完整的智能环境监测与控制场景。

5  实物效果图