Đồ Án HCMUTE: Điều Khiển Các Thiết Bị Trong Nhà Thông Minh Bằng Giọng Nói

• Tác giả: Nguyễn Trọng Sang
• Người hướng dẫn: Th.S Lê Minh Thành
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử, Truyền Thông
• Đề tài: Điều khiển các thiết bị trong nhà thông minh bằng giọng nói
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.4. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. LÝ THUYẾT NHÀ THÔNG MINH
• 2.1.1. Khái niệm nhà thông minh
• 2.1.2. Lợi ích nhà thông minh
• 2.1.3. Các thành phần cấu hình nên nhà thông minh
• 2.1.4. Các giao thức mạng trong nhà thông minh
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ GIỌNG NÓI
• 2.3. LÝ THUYẾT NHẬN DẠNG GIỌNG NÓI
• 2.3.1. Tổng quan nhận dạng giọng nói
• 2.3.2. Phân loại các hệ thống nhận dạng giọng nói
• 2.3.3. Một số phương pháp nhận dạng giọng nói trong thực tế
• 2.3.3.1. Phương pháp âm học – ngữ âm học
• 2.3.3.2. Phương pháp nhận dạng mẫu
• 2.3.3.3. Phương pháp ứng dụng trí tuệ nhân tạo
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ NHẬN DẠNG GIỌNG NÓI CỦA GOOGLE
• 2.5. GIAO THỨC MQTT
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. YÊU CẦU HỆ THỐNG
• 3.3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.3.1. Thiết kế khối xử lý trung tâm
• 3.3.2. Thiết kế khối xử lý dữ liệu
• 3.3.3. Thiết kế khối động cơ
• 3.3.4. Thiết kế khối relay
• 3.3.5. Thiết kế khối điều khiển đèn
• 3.3.6. Thiết kế khối hồng ngoại
• 3.3.7. Thiết kế khối nút nhấn
• 3.3.8. Thiết kế khối nguồn
• 3.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG
• 3.5. CÔNG CỤ PHẦN MỀM
• 3.5.1. Thiết lập cấu hình cho Raspberry Pi 3
• 3.5.2. Công cụ nhận dạng giọng nói
• 3.5.3. Công cụ chuyển văn bản sang giọng nói
• 3.5.4. Đăng kí dịch vụ MQTTCloud
• 3.6. TẬP LỆNH ĐIỀU KHIỂN VÀ ÂM THANH PHẢN HỒI
• 3.6.1. Lưu đồ giải thuật nhận dạng giọng nói của khối xử lý trung tâm
• 3.6.2. Lưu đồ giải thuật khối động cơ
• 3.6.3. Lưu đồ giải thuật khối relay
• 3.6.4. Lưu đồ giải thuật khối điều khiển bóng đèn
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
• 4.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 4.1.1. Kiểm quả nhận dạng trên Terminal Raspberry Pi 3
• 4.1.2. Kết quả thi công phần cứng
• 4.2. Đánh giá kết quả
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan

Trong bối cảnh công nghệ phát triển mạnh mẽ, nhà thông minh đã trở thành một xu hướng tất yếu. Việc điều khiển thiết bị nhà thông minh bằng giọng nói không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống. Hệ thống IoT (Internet of Things) cho phép các thiết bị kết nối và tương tác với nhau, tạo ra một môi trường sống thông minh. Các thiết bị gia dụng thông minh như loa thông minh, smart speaker và smartphone đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát các hoạt động trong nhà. Đặc biệt, việc sử dụng trợ lý ảo như Google Assistant, Alexa, và Siri đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc tương tác với công nghệ thông qua giọng nói. Theo một nghiên cứu gần đây, việc sử dụng giọng nói để điều khiển thiết bị không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sự phức tạp trong việc sử dụng các thiết bị điện tử.

II. Cơ sở lý thuyết

Đề tài này dựa trên nền tảng lý thuyết về nhà thông minh và nhận dạng giọng nói. Nhà thông minh được định nghĩa là một ngôi nhà được trang bị các công nghệ tự động hóa, cho phép người dùng điều khiển các thiết bị từ xa. Hệ thống này thường bao gồm các cảm biến, bộ điều khiển và các thiết bị kết nối với nhau qua mạng IoT. Nhận dạng giọng nói là quá trình chuyển đổi âm thanh thành văn bản, cho phép người dùng tương tác với hệ thống thông qua các câu lệnh bằng giọng nói. Việc sử dụng công cụ nhận diện giọng nói của Google đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc nhận diện và xử lý ngôn ngữ tự nhiên. Hệ thống này không chỉ giúp người dùng điều khiển thiết bị mà còn cung cấp phản hồi âm thanh, tạo ra một trải nghiệm tương tác tự nhiên và thân thiện.

III. Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế dựa trên Raspberry Pi 3 như một bộ điều khiển trung tâm. Các thiết bị trong nhà được kết nối thông qua giao thức MQTT, cho phép truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Hệ thống bao gồm các khối chức năng như khối xử lý trung tâm, khối xử lý dữ liệu, và khối điều khiển thiết bị. Mỗi khối được thiết kế để thực hiện một chức năng cụ thể, từ việc nhận diện giọng nói đến việc điều khiển các thiết bị như đèn, quạt, và các thiết bị gia dụng khác. Lưu đồ giải thuật được xây dựng để mô tả quy trình hoạt động của hệ thống, từ việc nhận diện giọng nói đến việc thực hiện các lệnh điều khiển. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và có độ chính xác cao trong việc nhận diện giọng nói.

IV. Kết quả thực hiện

Kết quả thực hiện cho thấy hệ thống điều khiển thiết bị nhà thông minh bằng giọng nói đạt được độ chính xác cao trong việc nhận diện các câu lệnh. Thời gian phản hồi của hệ thống cũng được cải thiện đáng kể khi sử dụng mạng internet ổn định. Các thử nghiệm cho thấy khả năng điều khiển các thiết bị như đèn, quạt, và các thiết bị khác diễn ra một cách mượt mà và nhanh chóng. Hệ thống cũng cho phép người dùng nhận phản hồi âm thanh, tạo ra một trải nghiệm tương tác thân thiện và dễ sử dụng. Những kết quả này không chỉ chứng minh tính khả thi của đề tài mà còn mở ra hướng phát triển cho các ứng dụng trong tương lai, như tích hợp thêm các tính năng thông minh và khả năng tương tác đa dạng hơn.

V. Kết luận và hướng phát triển

Đề tài Điều khiển thiết bị nhà thông minh bằng giọng nói đã đạt được những kết quả khả quan, chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng giọng nói trong việc điều khiển thiết bị. Hệ thống không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dùng. Trong tương lai, có thể mở rộng hệ thống bằng cách tích hợp thêm các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy để cải thiện khả năng nhận diện và phản hồi. Việc phát triển các ứng dụng di động hỗ trợ điều khiển từ xa cũng là một hướng đi tiềm năng, giúp người dùng có thể quản lý và điều khiển thiết bị mọi lúc mọi nơi.