一、项目思路

1）单片机实现音频信息的采集，播放内置音频信息，获取温湿度传感器数据和光照度传感器数据，通过显示屏显示传感器数据和语音转文字后的信息。

2）网络传输模块实现网络传输，与MQTT Server和语音识别API分别建立TCP连接，通过发布和订阅MQTT的Topic主题进行数据的上传与下行。

3）单片机将采集的音频信息进行base64编码，将编码后的音频数据和TOKEN以及一些必要参数整合成JSON格式整合到HTTP BODY中，单片机通过带流控位的串口与网络传输模块进行数据传输。

4）网络传输模块将接收到串口数据通过TCP通信同步上传到百度语音识别API，传输结束后，等待TCP Server返回HTTP 响应报文，将报文BODY字段数据进行裁剪，只要其中JSON格式的语音识别信息(UTF-8编码)，将语音识别信息发送到单片机，单片机通过UTF-8转GBK算法进行最终的语义控制, 并进行对应语音播报。

5）手机APP端利用语音识别API接口进行语音识别，与MQTT Server端建立TCP连接，通过MQTT协议订阅和发布，将转换后语音信息发布到订阅设备,单片机处理收到的订阅信息。

6）单片机将采集到的传感器数据发布到MQTT Server端，APP端可以通过订阅来实时更新传感器数据。

二、方案框图

       本次设计我使用了得捷的Scheme-it来设计框图，Scheme-it 是一款在线原理图和图表绘制工具，能让您在浏览器网页中创建并分享自己的技术布局设计。 该工具包括了构建电路所需的一整套原理图符号以及集成式 Digi-Key 目录，支持将产品图片和图像插入您的设计中。该工具还包括一个集成式物料清单 (BOM)，以便您将每个通用符号或制造商元件与一个 Digi-Key 零件编号相关联。

本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/基于语音控制的智能家居系统-90fd8eb633fe4b5aa011710385a32534

       系统中网络传输模块采用乐鑫科技的ESP8266单片机通过STA模式连路由器链入到Internet，连接百度语音识别API接口进行语音识别，通过MQTT协议连接百度天工物接入平台发送传感器数据；手机端APP通过访问MQTT Server实时更新内部显示传感器数据；单片机选用了ST公司生产的STM32F407VET6芯片通过内部的USART接口与ESP8266 NodeMcu通信，通过丰富的外设功能获取传感器的各项数据；立体声编解码模块采用深圳普中科技有限公司的WM8978模块自带MIC头可以直接采集音频信息；温湿度传感器采用DHT22进行温湿度数据的采集，采集的温度精度为±0.5℃，湿度精度为±2%RH；光照度传感器采用BH1750FVI可以获取1～65535单位为lx光照值数据，最后可以将想要输出的信息通过液晶屏幕显示出来。

三、主要元器件

主控芯片:ST STM32F407VET6

STM32F407VET6是基于STM32F407/417高性能ARM®Cortex?M4的微控制器集成创新外设，168 MHz工作频率，此外，还具有以太网MAC和用于CMOS传感器的照相机接口。STM32F407VET6具有32位闪存MCU具有浮点单元(FPU)，带数字信号处理(DSP)说明和存储器保护装置(MPU)，提高了应用安全性。STM32F407VET6微控制器带有一个crypto/hash处理器，为AES 128、192、256、Triple DES和hash(MD5,SHA-1)提供硬件加速。

STM32F407VET6 高性能和工业标准芯体系，随附增强外设和连接的输入/输出。它们包括ADC、DAC、RTC、16位计时器（包括两个用于电动机控制的PWM计时器）、32位计时器。还有真随机编号发生器(RNG)。此外，省电模式套件具有低功耗应用设计。将涵盖多种应用，包括电动机驱动器和应用控制、工业应用：反相器、PLC、扫描仪、HVAC、视频对讲机、家用音频设备和医疗设备。

网络传输模块:乐鑫 ESP8266

ESP8266EX 由乐鑫公司开发，提供了⼀套⾼度集成的 Wi-Fi SoC 解决⽅案，其低功耗、紧凑设计和⾼稳定性可以满⾜⽤户的需求。
ESP8266EX 拥有完整的且⾃成体系的 Wi-Fi ⽹络功能，既能够独⽴应⽤，也可以作为从机搭载于其他主机 MCU 运⾏。当 ESP8266EX 独⽴应⽤时，能够直接从外接 Flash 中启动。内置的⾼速缓冲存储器有利于提⾼系统性能，并且优化存储系统。此外 ESP8266EX 只需通过 SPI/SDIO 接⼝或 I2C/UART ⼝即可作为 Wi-Fi 适配器，应⽤到基于任何微控制器的设计中。
ESP8266EX 集成了天线开关、射频 balun、功耗放⼤器、低噪放⼤器、过滤器和电源管理模块。这样紧凑的设计仅需极少的外部电路并且将 PCB 的尺⼨降到最⼩。
ESP8266EX 还集成了增强版的 Tensilica’s L106 钻⽯系列 32-bit 内核处理器，带⽚上SRAM。ESP8266EX 可以通过 GPIO 外接传感器和其他设备。软件开发包 (SDK) 提供了⼀些应⽤的示例代码。
乐鑫智能互联平台 (ESCP-Espressif Systems’ Smart Connectivity Platform) 表现出来的领先特征有：睡眠/唤醒模式之间的快速切换以实现节能、配合低功耗操作的⾃适应射频偏置、前端信号的处理功能、故障排除和射频共存机制可消除蜂窝/蓝⽛/DDR/LVDS/LCD ⼲扰。

立体声编解码模块：深圳普中科技  WM8978

WM8978 是一款低功耗、高质量的立体声编码解码器，专为多媒体电话、数码相机或数码摄像机等便携式应用而设计。该芯片集成了立体声差分话筒前置放大器，并包括用于扬声器、耳机和差分或数字摄像机的驱动器。无需单独的麦克风或耳机放大器，从而减少了对外部组件的需求。先进的片上数字信号处理包括一个 5 波段均衡器、混合信号自动电平控制（通过 ADC 
通过 ADC 对麦克风或线路输入进行混合信号自动电平控制，以及用于录音或播放的纯数字限制器功能。WM8978 数字音频接口可作为主接口或从接口运行。内部 PLL 可以从通用参考时钟生成 CODEC 所需的时钟频率，如 12MHz 和 13MHz。WM8978 可在 2.5V 至 3.3V 的模拟电源电压下工作，但数字内核的工作电压可低至 1.71V 以节省功耗。如果需要增加输出功率，扬声器输出和 OUT3/4 线路输出可由 5V 电源供电。在软件控制下，芯片的个别部分也可以断电。

温湿度传感器：DHT22

数字温湿度传感器，用于检测环境温湿度，采用DHT22(AM2302)，标准单总线接口。相比DHT11，拥有更高的精度和更大的量程。温度：分辨率：0.1°C，精度：±0.5℃，检测范围：-40°C ~ 80°C，湿度，分辨率：0.1%RH，精度：±2%RH (25°C)，检测范围：0%RH ~ 99.9%RH，工作电压 ：3.3V ~ 5.5 V。推荐存储环境：温度：10°C ~40°C，湿度：60%RH以下，气象站、湿度调节器和测试及检测设备等。

光照度传感器：BH1750FVI

BH1750FVI是一款用于 I2C 总线接口的数字环境光传感器 IC。该IC可以用于调整手机LCD和键盘背光功率的数据。可以在高分辨率下检测大范围。(1 - 65535 lx)。

四、电路图

五、总结

       通过此次FastBond2阶段1，我学会了得捷的Scheme-it来设计框图，学习了器件的选型，器件资料的查找，了解了一下芯片供应厂商，感觉很有收获，希望FastBond2活动越办越好