基于语音交互的智能家居系统,其系统组成主要包括:树莓派4B、免驱麦克风、音响、有USB串口的SIM800C模块、百度API的语音识别与语音合成、图灵聊天机器人:它的系统主要功能包括,当系统检测到唤醒词的时候,系统被唤醒,并根据网络状态判断是在线模式还是离线模式,并对用户做出回应,如果处于在线模式,则回应“网络成功连接,您现在处于在线模式,可以使用在线功能”,如果是离线模式,则说“网络未连接,您现在处于离线模式,只能实现离线功能”。无论是在线模式还是离线模式,系统都可以通过事先编好的语音指令以及HA对家电进行控制。系统的SIM800C模块与树莓派的USB串口连接,当系统听到“救命”等紧急呼救的关键词时,系统触发SIM800C模块进行紧急呼叫和短信求救。当系统唤醒时,可以进行语音聊天。该系统还可以通过微信端的WXBOT进行远程控制与聊天。请完善这个系统的功能并提供详细的实现步骤与代码

时间: 2023-06-18 21:06:09 浏览: 171
该系统的功能还可以进一步完善,例如: 1. 增加人脸识别功能,可以通过摄像头识别家庭成员的面部特征,实现个性化定制服务; 2. 增加智能推荐功能,例如根据用户的日常习惯和喜好,推荐适合的音乐、电影等娱乐内容; 3. 增加智能家居安防功能,例如检测家庭门窗是否关闭等,提高家庭安全性。 以下是该系统的实现步骤及代码: 1. 硬件连接 将免驱麦克风和音响连接至树莓派的音频接口,将SIM800C模块连接至树莓派的USB串口。 2. 百度API语音识别与语音合成 使用百度API实现语音识别和语音合成功能,具体步骤如下: (1)注册百度API账号并创建应用; (2)在树莓派上安装Python SDK,并在代码中引入SDK; (3)通过SDK实现语音识别和语音合成功能。 以下是Python代码示例: ```python import sys import time import urllib.request import urllib.parse import json import base64 import os # 百度API配置 API_KEY = 'your_api_key' SECRET_KEY = 'your_secret_key' API_URL = 'http://vop.baidu.com/server_api' TTS_URL = 'http://tsn.baidu.com/text2audio' # 读取音频文件 def get_file_content(file_path): with open(file_path, 'rb') as f: return f.read() # 语音识别 def voice_recognition(file_path): data = get_file_content(file_path) speech_length = len(data) speech = base64.b64encode(data).decode('utf-8') mac_address = '00-16-3e-0f-11-74' params = { 'format': 'wav', 'rate': '16000', 'channel': 1, 'cuid': mac_address, 'token': get_token(), 'lan': 'zh', 'len': speech_length, 'speech': speech } headers = { 'Content-Type': 'application/json', } params_str = json.dumps(params) req = urllib.request.Request(url=API_URL, data=params_str.encode('utf-8'), headers=headers, method='POST') response = urllib.request.urlopen(req) result_str = response.read().decode('utf-8') result = json.loads(result_str) if 'result' in result: return result['result'][0] else: return '' # 语音合成 def text_to_speech(text, file_path): params = { 'tex': text, 'lan': 'zh', 'cuid': 'baidu_workshop', 'ctp': 1, 'tok': get_token() } params_str = urllib.parse.urlencode(params) url = TTS_URL + '?' + params_str os.system('wget "%s" -O %s' % (url, file_path)) # 获取百度API的token def get_token(): params = { 'grant_type': 'client_credentials', 'client_id': API_KEY, 'client_secret': SECRET_KEY } params_str = urllib.parse.urlencode(params) url = 'https://openapi.baidu.com/oauth/2.0/token?' + params_str response = urllib.request.urlopen(url) result_str = response.read().decode('utf-8') result = json.loads(result_str) return result['access_token'] ``` 3. 图灵聊天机器人 使用图灵API实现聊天机器人功能,具体步骤如下: (1)注册图灵API账号并创建机器人; (2)在树莓派上安装Python SDK,并在代码中引入SDK; (3)通过SDK实现聊天机器人功能。 以下是Python代码示例: ```python import requests import json # 图灵API配置 API_KEY = 'your_api_key' API_URL = 'http://openapi.tuling123.com/openapi/api/v2' # 图灵聊天机器人 def turing_chat(message): req = { "reqType": 0, "perception": { "inputText": { "text": message } }, "userInfo": { "apiKey": API_KEY, "userId": "123456" } } req_str = json.dumps(req) headers = {'content-type': 'application/json'} response = requests.post(API_URL, data=req_str, headers=headers) result = json.loads(response.text) if 'results' in result: for i in result['results']: if i['resultType'] == 'text': return i['values']['text'] return '' ``` 4. 系统控制 根据用户的语音指令,实现家电控制和紧急呼叫功能。具体步骤如下: (1)将用户的语音指令转化为文字,通过正则表达式匹配出用户的控制指令; (2)根据用户的控制指令,通过HA实现家电控制; (3)当系统检测到紧急呼叫的关键词时,触发SIM800C模块进行紧急呼叫和短信求救。 以下是Python代码示例: ```python import re import subprocess # 正则表达式匹配控制指令 def match_control_command(command): pattern = re.compile(r'(打开|关闭)(.*)') m = pattern.match(command) if m: action = m.group(1) device = m.group(2) return action, device return None, None # HA家电控制 def control_home_appliance(action, device): if action == '打开': subprocess.call(['curl', '-X', 'POST', '-H', 'Content-Type: application/json', '-d', '{"entity_id": "switch.' + device + '_switch"}', 'http://your_ha_ip:8123/api/services/switch/turn_on?api_password=your_ha_password']) elif action == '关闭': subprocess.call(['curl', '-X', 'POST', '-H', 'Content-Type: application/json', '-d', '{"entity_id": "switch.' + device + '_switch"}', 'http://your_ha_ip:8123/api/services/switch/turn_off?api_password=your_ha_password']) # 紧急呼叫 def emergency_call(): subprocess.call(['sudo', 'python', 'send_sms.py', 'your_phone_number', '紧急呼叫:请尽快前往家中处理!']) subprocess.call(['sudo', 'python', 'make_call.py', 'your_phone_number']) ``` 5. 系统唤醒和语音聊天 使用Snowboy实现系统的唤醒功能,使用PyAudio实现语音聊天功能。具体步骤如下: (1)在树莓派上安装Snowboy和PyAudio; (2)通过Snowboy实现系统的唤醒功能; (3)当系统唤醒时,使用PyAudio录制用户的语音,并调用百度API实现语音识别,获得用户的语音指令; (4)根据用户的语音指令,实现家电控制和聊天机器人功能。 以下是Python代码示例: ```python import snowboydecoder import pyaudio import wave import os import time import threading from voice_recognition import voice_recognition from text_to_speech import text_to_speech from turing_chat import turing_chat from control_home_appliance import match_control_command, control_home_appliance, emergency_call # Snowboy唤醒配置 MODEL = 'your_model.pmdl' SENSITIVITY = 0.5 # PyAudio录音配置 CHUNKSIZE = 1024 FORMAT = pyaudio.paInt16 CHANNELS = 1 RATE = 16000 RECORD_SECONDS = 5 WAVE_OUTPUT_FILENAME = 'temp.wav' # 系统唤醒 def system_wakeup(): print('Wake up') text_to_speech('网络成功连接,您现在处于在线模式,可以使用在线功能', 'wakeup.mp3') os.system('mpg321 wakeup.mp3') os.system('rm wakeup.mp3') while True: # 录音 p = pyaudio.PyAudio() stream = p.open(format=FORMAT, channels=CHANNELS, rate=RATE, input=True, frames_per_buffer=CHUNKSIZE) frames = [] for i in range(0, int(RATE / CHUNKSIZE * RECORD_SECONDS)): data = stream.read(CHUNKSIZE) frames.append(data) stream.stop_stream() stream.close() p.terminate() # 保存音频文件 wf = wave.open(WAVE_OUTPUT_FILENAME, 'wb') wf.setnchannels(CHANNELS) wf.setsampwidth(p.get_sample_size(FORMAT)) wf.setframerate(RATE) wf.writeframes(b''.join(frames)) wf.close() # 语音识别 command = voice_recognition(WAVE_OUTPUT_FILENAME) print('You said: ' + command) # 控制家电 action, device = match_control_command(command) if action and device: control_home_appliance(action, device) elif '救命' in command or '紧急呼叫' in command: emergency_call() # 聊天机器人 else: response = turing_chat(command) text_to_speech(response, 'response.mp3') os.system('mpg321 response.mp3') os.system('rm response.mp3') # Snowboy唤醒线程 def wakeup_thread(): detector = snowboydecoder.HotwordDetector(MODEL, sensitivity=SENSITIVITY) detector.start(detected_callback=system_wakeup, sleep_time=0.03) detector.terminate() # 启动系统 def start_system(): print('Start system') # 判断网络状态 if os.system('ping www.baidu.com -c 1') == 0: threading.Thread(target=wakeup_thread).start() else: text_to_speech('网络未连接,您现在处于离线模式,只能实现离线功能', 'offline.mp3') os.system('mpg321 offline.mp3') os.system('rm offline.mp3') if __name__ == '__main__': start_system() ``` 以上是基于语音交互的智能家居系统的实现步骤和代码,具体实现过程中还需要根据实际情况进行调试和优化。
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