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ELECTRONICS WORLD ・技术交流吸咪头
随着互联网的发展，万物互联的理念逐渐深入人心，智能桌椅作为未来的发展趋势，开始受到了广泛关注。本文介绍的智能桌椅采用STM32C8T6单片机作为主控，外加电机驱动模块、电源模块、超声波避障模块、WIFI 定位模块、语音识别模块，综合了路径规划的算法，可实现语音控制升降、自动避障、室内定位等功能。 科技的日益进步和发展，很多的日用品都被贴上了“新型”或“科技”的标签，智能家居的概念在人们的脑海中开始出现。智能家居就是将室内的家电设备有机地连接在一起，使多个设备形成联动并能够进行信息交互（徐书芳，王金海，宫玉龙，任凯，基于ZigBee 的智能家居控制系统的研究与设计：电子技术应用， 旋流板塔2013）。在国内智能家居行业最为知名企业小米的以“开放、不排他、不独家”为原则发展生态链，构筑智能家居产品矩阵（郭瑶，浅析中国智能家居发展现状及存在问题：现代营销（经营版)，2019）。包括海尔、美菱、格力、三洋等知名品牌在该行业也有涉及，使智能家居产品可以更加完善和普及，致力于构建了一套完整的智能家居安全系统（曹杰，王春梅，浅谈智能家居的现状与发展趋势：电子世界，2018）。
智能家居现在有了非常大的市场，但是通过我们的走访调研，发现在市面上出现的智能家居产品中，智能桌椅样式很少，而且功能只能迎合部分人的需求。基于以上的原因，本文设计了一个可以用语音调节座椅高度、桌椅的移动。本桌椅可以适合任何身高的人，而且老少皆宜，同时也免去了在家里搬桌椅的麻烦。
1 系统整体架构
本桌椅在移动时要通过计算室内物品的有效距离，通过控制电机的启动和停止实施有效的位置移动。
使用两个单片机分别控制两个独立的部分，并使用SPI 进行主和从两系统的通信连接。主要由STM32主控电路，STC11从控电路，LD3320语音识别模块，推杆电机，超声波模块，WIFI 定位模块，推杆电机等元器件组成，其双芯片系统构图由图1
所示：
图1 双芯片系统构图
2 系统硬件的选择
2.1 主控系统
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应使用以Cortex-M3内核为架构的STM32F103系列作为主控芯片，最高工作频率72MHz ，内含由32-512KB 的Flash 存储器、6-64KB 的SRAM 存储器。内部多达11个定时器，具有3个12位的ADC ，2个IIC 接口，5个USART 接口和CAN 接口。另外，该芯片采
用1.7～3.6V 低电压供电。其最小系统核心原理图如图2
三菱plc学习机所示：
图2 STM32核心电路结构图
2.2 升降系统
采取上升速度7mm/s 的推杆电机完成升降，这种电机的上升的速度符合语音模块识别人声到处理并发出指令的时间差，上升使用的是直流推动，把横向的旋转转移到纵向的升降。通过对电机正负极的对调进行上升和下降，在推杆两头各有一个行程限位开关，伸缩杆到底或到顶，就会自动锁定，避免了电机空转烧机。2.3 语音控制
语音控制使用LD3320语音识别模块，同时具有双重口令控制识别功能：口令模式+I/O 控制模式，增加了识别的准确率。我们提取的语音特征信息为输入语音频谱数据（金林标，张玄希，熊衍仁，简易语音识别系统的硬件电路：电子技术应用，1985），通过设定一级口令，验证成功后才能够进行下一步的二级口令进行控制操作。
而且LD3320支持非特定人语音识别技术，不需要进行录音训练。通过MIC 麦克风说特定的语音识别指令（已提前录入），进行信号及处理、判断，把所得到的结果传送给STC 从控系统进行处理。
本模块具备1个5V TTL 串口和16个单片机I/O 口的引出，可与外部单片机进行通信交互信息亦可控制继电器等设备，所以直接让语音识别模块和继电器相连，控制推杆电机的升降。2.4 避障系统
桌椅的避障主要采用超声波模块，超声波模块为非接触式的测量传感器，工作电压为5V ，可提供2cm-400cm 的测量范围，精度甚至可高达±3mm ，性能稳定性强，而且测量盲区小。
超声波模块固定在前方，与舵机SG90云台组合在一起，通过算法程序可以控制舵机云台带动超声波模块进行转向，从而比较测得数据，进行路径规划。其连接原理图如图3
排毒柜
所示：
图3 超声波与舵机模块连接原理图
3 系统软件车流量
整个系统通过麦克风来获取语音行频谱分析后提取语音特征
后，再和关键词语列表中的关键词语进行对比匹配，最后出得分最高的关键词语作为识别结果输出给从控系统进行处理。3.1 WIFI定位
目前常用的定位技术有WIFI 定位、RFID 定位、蓝牙定位、Zigbee 定位等几种方式，其中WIFI 定位是相对成熟且应用较多的技术，鉴于WIFI 普及程度，不必多考虑铺设专业设备，并且移动可持设备即能作为数据源，所以成本低、方便、易扩展，所以本设计采用基于WIFI 的三角定位方法。
智能桌椅的设计
齐齐哈尔大学 王 震 董 亮 祖 娇 王俊豪 解小萱
