[13]。再將預(yù)處理后的語音信號(hào)轉(zhuǎn)化為特征向量，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別。核心代碼如下：代碼4-3語音控制核心代碼#根據(jù)解析的數(shù)據(jù)，切換相應(yīng)風(fēng)扇模式#自動(dòng)模式ifmode_flag==111:auto_flag=1#手動(dòng)模式elifmode_flag==1000:auto_flag=0#打開風(fēng)扇elifmode_flag==10:#如果風(fēng)扇關(guān)閉，則開啟為1檔iffan_level==0:fan_level=1#關(guān)閉風(fēng)扇elifmode_flag==11:#關(guān)閉風(fēng)扇fan_level=0#復(fù)位為手動(dòng)模式auto_flag=0#舵機(jī)復(fù)位pwm_yaw.duty(30)pwm_pitch.duty(20)#停止搖頭shakehead_flag=0#停止人臉追蹤facetrack_flag=0#一檔elifmode_flag==100:fan_level=1#二檔elifmode_flag==101:fan_level=2#三檔elifmode_flag==110:fan_level=3#搖頭elifmode_flag==1011:#獲取舵機(jī)當(dāng)前占空比，以此為基準(zhǔn)開始搖頭shakehead_duty=pwm_yaw.duty()#停止人臉追蹤facetrack_flag=0#開始搖頭shakehead_flag=1#關(guān)閉搖頭elifmode_flag==1100:#舵機(jī)復(fù)位pwm_yaw.duty(30)pwm_pitch.duty(20)#停止搖頭shakehead_flag=0#開啟追蹤elifmode_flag==1001:#獲取當(dāng)前俯仰舵機(jī)占空比，以此為基準(zhǔn)開始追蹤track_duty_pitch=pwm_pitch.duty()#獲取當(dāng)前俯仰舵機(jī)占空比，以此為基準(zhǔn)開始追蹤track_duty_yaw=pwm_yaw.duty()#開始人臉追蹤facetrack_flag=1#停止搖頭shakehead_flag=0#關(guān)閉追蹤elifmode_flag==1010:#舵機(jī)復(fù)位pwm_yaw.duty(30)pwm_pitch.duty(20)#停止人臉追蹤facetrack_flag=0ASR-PRO識(shí)別語音后，通過串口向主控K210發(fā)送指令，k210根據(jù)指令去切換整體的模式，再根據(jù)不同的模式來執(zhí)行相應(yīng)的操作，工作流程如圖4-5所示：圖4-5語音控制流程圖4.2.4數(shù)據(jù)上云本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于ESP8266的溫濕度監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，通過配置WiFi的SSID和密碼，ESP8266設(shè)備連接到指定的WiFi網(wǎng)絡(luò)，以便與互聯(lián)網(wǎng)通信。設(shè)備通過DHT11溫濕度傳感器進(jìn)行通信，從串口讀取溫濕度數(shù)據(jù)，并解析這些數(shù)據(jù)。同時(shí)連接到阿里云的MQTT服務(wù)器，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，核心代碼如下：代碼4-4數(shù)據(jù)上云核心代碼/*MQTT連接函數(shù)*/voidmqttCheckConnect(){/*客戶端連接服務(wù)器*/while(!client.connected()){Serial.println("ConnectingtoMQTTServer...");/*連接成功打印信息*/if(client.connect(CLIENT_ID,MQTT_USRNAME,MQTT_PASSWD)){Serial.println("MQTTConnected!");}/*連接失敗打印連接失敗提示信息并等待5秒后重連*/else{Serial.print("MQTTConnecterr:");Serial.println(client.state());delay(5000);}}}/*通過MQTT發(fā)布消息*/voidmqttIntervalPost(){charparam[32];charjsonBuf[128];/*先把溫度的標(biāo)識(shí)符以及溫度數(shù)據(jù)即Alinkjson格式中的param部分打印到param字符串中*/sprintf(param,"{\"CurrentTemperature\":%0.1f}",T);/*再把MQTT包頭和要發(fā)送的數(shù)據(jù)一起放入jsonbuf字符串中形成完整的MQTT包*/sprintf(jsonBuf,ALINK_BODY_FORMAT,param);/*打印包的內(nèi)容*///Serial.println(jsonBuf);/*先ALINK_TOPIC_PROP_POST這個(gè)宏定義的主題發(fā)布前面組合好的MQTT消息*/booleand=client.publish(ALINK_TOPIC_PROP_POST,jsonBuf);/*打印是否發(fā)布成功的提示*/if(d){Serial.println("publishTemperaturesuccess");}else{Serial.println("publishTemperaturefail");}/*操作同上只是這次消息中的param數(shù)據(jù)部分是發(fā)送濕度的標(biāo)識(shí)符以及數(shù)據(jù)*/sprintf(param,"{\"CurrentHumidity\":%0.1f}",RH);sprintf(jsonBuf,ALINK_BODY_FORMAT,param);//Serial.println(jsonBuf);d=client.publish(ALINK_TOPIC_PROP_POST,jsonBuf);if(d){Serial.println("publishHumiditysuccess");}else{Serial.println("publishHumidityfail");}}同時(shí)，可通過阿里云平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在阿里云物聯(lián)網(wǎng)控制臺(tái)的在線調(diào)試中配置要發(fā)送的消息，根據(jù)設(shè)備預(yù)設(shè)的消息主題來選擇合適的Topic主題。接著在消息內(nèi)容區(qū)域輸入修改風(fēng)扇狀態(tài)的指令,包含開啟風(fēng)扇、調(diào)節(jié)風(fēng)速等，發(fā)送消息后，數(shù)據(jù)會(huì)以物模型的形式發(fā)送到ESP8266，通過解析JSON，提取有用的信息，控制硬件改變風(fēng)扇的狀態(tài)。整個(gè)過程不需要編寫任何代碼，僅通過阿里云平臺(tái)的用戶界面操作，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)智能風(fēng)扇的遠(yuǎn)程控制，極大地簡(jiǎn)化了智能設(shè)備管理和控制過程。阿里云遠(yuǎn)程控制流程如圖4-6所示：圖4-6遠(yuǎn)程控制流程圖4.3本章小結(jié)本章介紹了軟件設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)和功能實(shí)現(xiàn)。在核心技術(shù)部分，詳細(xì)討論了人臉識(shí)別、目標(biāo)跟蹤以及通信技術(shù)的應(yīng)用，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。在功能實(shí)現(xiàn)部分，描述了人臉追蹤、溫控調(diào)速、語音控制和數(shù)據(jù)上云等功能的實(shí)現(xiàn)原理及核心代碼。5智能風(fēng)扇功能展示5.1實(shí)物展示本設(shè)計(jì)采用透明且堅(jiān)固的亞克力板作為主體結(jié)構(gòu)，使各組件和連線清晰可見。由二自由度可控電動(dòng)云臺(tái)作為底座，最大承重可達(dá)20kg，確保實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。風(fēng)扇模塊位于云臺(tái)上方，負(fù)責(zé)產(chǎn)生風(fēng)力。亞克力板中心安裝LCD顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示信息，使用戶可以直觀地了解風(fēng)扇的工作狀態(tài)。LCD后方是K210，旁邊是攝像頭，這部分用于捕捉圖像數(shù)據(jù)和處理系統(tǒng)指令。ASR-PRO語音模塊、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器位于亞克力板頂部，以實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別和語音播報(bào)。DHT11溫濕度模塊和ESP8266無線模塊整齊布置在亞克力板周圍，用于監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度和實(shí)現(xiàn)無線通信?？紤]到光線對(duì)人臉識(shí)別的影響，在攝像頭旁安裝了一個(gè)LED燈作為補(bǔ)光燈，根據(jù)環(huán)境光線的變化自動(dòng)調(diào)整LED燈的亮度，確保人臉識(shí)別的清晰度。硬件實(shí)物如圖5-1、5-2所示：圖5-1實(shí)物正面、背面圖圖5-2硬件布局圖5.2功能展示1、人臉追蹤用戶開啟追蹤模式后，系統(tǒng)將檢測(cè)畫面中的人臉，并與系統(tǒng)中已存儲(chǔ)的人臉進(jìn)行匹配識(shí)別，若匹配成功，云臺(tái)將會(huì)自動(dòng)跟隨人臉的位置，始終保持?jǐn)z像頭中心對(duì)準(zhǔn)人臉。若丟失人臉超過5秒，云臺(tái)將立即復(fù)位。效果如圖5-3所示：圖5-3人臉追蹤左側(cè)、正面、右側(cè)效果圖若畫面中存在多張人臉，系統(tǒng)將尋找面積最大的人臉，并僅僅自動(dòng)追蹤這張人臉，效果如圖5-4所示：圖5-4多張人臉效果圖考慮到夜間或是光線較暗情況下可能對(duì)攝像頭進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)帶來一定的精度影響，本設(shè)計(jì)安裝了補(bǔ)光燈來進(jìn)行優(yōu)化。采用光敏電阻感應(yīng)光線的強(qiáng)度，通過自帶的繼電器直接控制負(fù)載，光敏電阻的電阻值隨著光照強(qiáng)度的變化而變化，在強(qiáng)光下，電阻值較??；在弱光下，電阻值較大。如果光照強(qiáng)度低于設(shè)定閾值，觸發(fā)繼電器，點(diǎn)亮燈光；如果光照強(qiáng)度高于設(shè)定閾值，關(guān)閉繼電器，熄滅燈光。2、溫控調(diào)速用戶開啟自動(dòng)模式后，系統(tǒng)將根據(jù)采集到的環(huán)境溫度信息，自動(dòng)調(diào)整風(fēng)扇速度。此模式下風(fēng)扇不會(huì)按照特定檔速運(yùn)行，而是在達(dá)到一定閾值后進(jìn)行軟啟動(dòng)，溫度升高則慢慢加速，溫度降低則慢慢減速。效果如圖5-5所示：圖5-5溫控自動(dòng)調(diào)速效果圖在自動(dòng)模式下，風(fēng)扇的速度根據(jù)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。速度計(jì)算公式為speed=(6.6*(temperature-20))。當(dāng)溫度高于20度時(shí)，風(fēng)扇開始開啟，當(dāng)溫度在35度左右時(shí)，風(fēng)扇全速運(yùn)行。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的軟啟動(dòng)和延遲減速機(jī)制，若期望的速度增量在某個(gè)范圍內(nèi)，速度會(huì)以一定的量增加，而不是直接設(shè)置為期望的速度。經(jīng)測(cè)試，風(fēng)扇速度變化效果基本符合預(yù)期結(jié)果，風(fēng)速與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5-6所示：圖5-6風(fēng)速與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系圖3、語音控制用戶可通過關(guān)鍵詞喚醒語音助手，設(shè)定的功能語音指令有：“打開風(fēng)扇”、“關(guān)閉風(fēng)扇”、“一檔”、“二檔”、“三檔”、“手動(dòng)模式”、“自動(dòng)模式”、“搖頭”、“關(guān)閉搖頭”、“開啟追蹤”、“關(guān)閉追蹤”。切換到“手動(dòng)模式”后，用戶可通過語音指令控制風(fēng)扇檔速，“搖頭”模式下風(fēng)扇將每過0.5s轉(zhuǎn)動(dòng)一定距離，左右來回運(yùn)動(dòng)。由于語音效果不方便展示，此處展示圖形編程效果，如圖5-7所示：圖5-7圖形化編程效果圖4、數(shù)據(jù)上云通過DHT11溫濕度傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)后，將溫度和濕度數(shù)據(jù)封裝成ICA規(guī)定的JSON格式，這種格式的數(shù)據(jù)易于解析和處理，同時(shí)也便于在不同的系統(tǒng)和平臺(tái)之間進(jìn)行通信。在阿里云平臺(tái)，收到的ICA格式的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)、處理和分析，平臺(tái)提供的大數(shù)據(jù)服務(wù)可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和挖掘，提取出有價(jià)值的信息，比如通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析溫濕度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來的環(huán)境變化；或者結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析溫濕度與其他環(huán)境因素的相關(guān)性，為用戶提供更加精準(zhǔn)和有深度的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。系統(tǒng)將每隔5秒發(fā)送一次溫濕度數(shù)據(jù)至阿里云，用戶可以在阿里云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫濕度變化。檢測(cè)效果如圖5-8所示：圖5-8溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)效果圖同時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)每隔5秒向阿里云發(fā)送一次風(fēng)扇的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括風(fēng)扇檔速、風(fēng)扇是否開啟、風(fēng)扇是否搖頭等等，用戶可以在云端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇的開啟狀態(tài)等信息，并且可以通過下發(fā)指令控制風(fēng)扇的開關(guān)、檔速等狀態(tài)。效果圖如下：圖5-9風(fēng)扇狀態(tài)監(jiān)測(cè)效果圖5.3本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了智能風(fēng)扇系統(tǒng)的外觀設(shè)計(jì)和功能效果。通過描述各硬件模塊的布局，呈現(xiàn)了系統(tǒng)的整體外觀和硬件配置。同時(shí)，通過對(duì)人臉追蹤、溫控調(diào)速、語音控制和數(shù)據(jù)上云等功能的介紹和示意圖展示，展現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化特點(diǎn)和實(shí)用性。6結(jié)論本文圍繞智能風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開研究，通過對(duì)硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)，構(gòu)建了一款具備人臉追蹤、溫控調(diào)速、語音控制和數(shù)據(jù)上云等多種功能的智能風(fēng)扇系統(tǒng)。下面對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié)與展望。本文通過對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行大量閱讀和分析，并密切關(guān)注調(diào)查不同場(chǎng)景和人群對(duì)風(fēng)扇的需求，結(jié)合已有的研究成果和研究方法，明確了智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)方向。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究與選型，對(duì)人臉識(shí)別、目標(biāo)追蹤、無線通信等核心技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。根據(jù)選定的技術(shù)，搭建了智能風(fēng)扇系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊。通過軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了人臉追蹤、溫控調(diào)速、語音控制和數(shù)據(jù)上云等多項(xiàng)功能。此外，還展示了系統(tǒng)外觀布局以及各項(xiàng)功能的運(yùn)行效果，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。為了達(dá)到較好的演示效果，本設(shè)計(jì)采用了較多集成硬件，成本偏高，后續(xù)可以使用自主研發(fā)器件進(jìn)行替換。軟件層面，系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景下的人臉識(shí)別效果有待提升，對(duì)語音識(shí)別的準(zhǔn)確性也有待提高。為了進(jìn)一步提升智能風(fēng)扇系統(tǒng)的性能和用戶體驗(yàn)，后續(xù)可引入更高效的算法，并加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。展望未來，隨著人們生活水平的不斷提高和智能化需求的增加，智能產(chǎn)品正逐漸成為未來家庭生活的重要組成部分。在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)的推動(dòng)下，智能風(fēng)扇將能夠通過深度學(xué)習(xí)用戶的偏好和習(xí)慣，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速、工作模式以及工作時(shí)間，從而提供更加個(gè)性化、智能化的使用體驗(yàn)。同時(shí)，通過采用更高效的能源系統(tǒng)和更環(huán)保的材料，智能風(fēng)扇將更加節(jié)能環(huán)保，借助于更先進(jìn)的處理器和算法優(yōu)化，未來的智能風(fēng)扇將進(jìn)一步提高響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，為用戶提供更為流暢和可靠的服務(wù)。參考文獻(xiàn)劉慶俞,王孝延.基于人臉檢測(cè)的智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)[J].安陽工學(xué)院學(xué)報(bào),2021,20(02):20-23.DOI:10.19329/ki.1673-2928.2021.02.005.陳澤偉,劉建豪,林育龍等.基于STM32的人臉追蹤智能加濕風(fēng)扇[J].無線互聯(lián)科技,2023,20(10):41-43.車佳祺,許曉榮,梁顥銘.一種輕量級(jí)人臉追蹤與識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].電子設(shè)計(jì)工程,2022,30(14):58-63.DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2022.14.013.展寬,朱佳雨,王一元等.基于openCV人臉追蹤云臺(tái)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦(理論版),2023,35(01):140-142.MashudMAA,YasminD,RazzaqueMA,etal.AutomaticroomtemperaturecontrolledfanspeedcontrollerusingPT-100[J].InternationalJournalofScientific&EngineeringResearch,2020,6(8):1780-1783.AlyK,A.AA,Dominyk