CN201063914Y - 智能语音控制灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能语音控制灯，其包括：电源转换器，用于提供电源，语音输入单元，用于输入语音控制信号；集成了嵌入式非特定人语音识别技术的中央处理器，所述中央处理器具有拒识别置信度判别功能、抗噪声功能和实时识别处理功能，用于识别所述语音控制信号，并通过输入/输出端口输出控制信号；亮度控制器，用于根据所述控制信号控制灯泡。本实用新型采用与说话人无关和无需训练的语音识别技术集成到低成本芯片，实现自然语音对各种类型灯具的各种控制，大大方便了用户对灯具进行操作。

Description

智能语音控制灯

【技术领域】

本实用新型涉及语音识别技术领域，尤其涉及一种智能语音控制灯。

【背景技术】

随着智能家居的概念和消费类电子产品的快速发展，人们对家电设备，日常用品，家居产品等提出了更高的人性化的要求：人们已经不再满足产品基本功能的实现，而是向产品智能化，操作人性化，使用方便化等方式转变。语音作为人类交流最基本最方便的方式，将语音识别技术应用到智能家居和各种消费类电子产品中，实现通过自然语音来控制此类产品的功能成为近年来研发的趋势。

目前，由于传统技术和科技转化的限制，现在对灯具的控制基本采用按键式、旋钮式、触摸式、感应式和遥控式等。在一些特殊场合下，采用声控式，但这种声控方式基于声音传感器，只对声音的大小响应，对声音的内容无法识别判定。以上开关的模式多采用机械触点，容易老化并出现接触不良现象。同时，对灯具开关、亮度调整等方式一定需要人用手操作。在一些特定场合下，如环境恶劣情况下，生产环境高温或有毒气体情况下，家居寒冷冬天情况下等，对灯具的操作显得非常困难，也给生活带来很多不方便。

【发明内容】

本实用新型的发明目的是提供一种智能语音控制灯，以达到通过语音来控制灯具的目的。

为达到上述发明目的，本实用新型提出以下的技术方案：

一种智能语音控制灯，包括电源转换器，用于提供电源，该智能语音控制灯还包括：

语音输入单元，用于输入语音控制信号；

集成了嵌入式非特定人语音识别技术的中央处理器，所述中央处理器具有拒识别置信度判别功能、抗噪声功能和实时识别处理功能，用于识别所述语音控制信号，并通过输入/输出端口输出控制信号；

亮度控制器，用于根据所述控制信号控制灯泡。

其中，所述电源转换器采用开关电源式。所述语音输入单元是由语音滤波电路组成的麦克风预处理器，用于过滤语音中的非关键频谱。所述中央处理器内置有运算控制器，以及与所述运算控制器相互连接的数字/模拟转换器，模拟/数字转换器，输入/输出端口控制器，数据可读写存储器，以及可存放SI语音识别程序、控制程序、和提示音的程序只读存储器。所述亮度控制器采用两个三极管，一个二极管和可控硅组成触发电路。

优选地，该智能语音控制灯还包括：按键控制单元，与所述中央处理器的输入/输出端口相连，用于输入控制信号。该智能语音控制灯还包括：无线输入单元，包括用于发射无线控制信号的无线遥控器，以及与所述中央处理器的输入/输出端口相连的无线信号接收头。该智能语音控制灯还包括：音频放大器和喇叭。

其中，所述音频放大器由三极管或音频放大集成电路组成。

从以上技术方案可以看出，本实用新型采用与说话人无关和无需训练的语音识别技术集成到低成本芯片，实现自然语音对各种类型灯具的各种控制(如开关控制，亮度调节，报时，报日期，定制信息播报等)，大大用户方便了对灯具进行操作。

同时，中央处理芯片引入拒识功能和触发命令对各种非命令语音(如人群说话声，电视广播声音，家庭办公室声音噪声)、噪声等拒绝识别，可进一步提高语音识别的准确性，使得语音控制效果更佳。

【附图说明】

图1为本实用新型中智能语音控制灯的结构框架图；

图2为本实用新型中智能语音控制灯的麦克风预处理器的电路图；

图3为本实用新型中智能语音控制灯的电源转换器和亮度控制器的电路图；

图4为本实用新型中智能语音控制灯的按键的电路图；

图5为本实用新型中智能语音控制灯的中央处理器的电路图；

图6为本实用新型中智能语音控制灯的输入/输出端口的电路图；

图7为本实用新型中智能语音控制灯的音频放大器的电路图。

【具体实施方式】

本实用新型发明的目的在于克服手控灯具的不足，以嵌入式非特定人语音识别技术实现用自然语音对各种灯具进行控制，包括开关控制，多亮度调节，播报时间和日期，播报定制内容等。

在本实用新型中，一种智能语音控制灯，包括电源转换器，用于提供电源，该智能语音控制灯还包括：

语音输入单元，用于输入语音控制信号；

集成了嵌入式非特定人语音识别技术的中央处理器，所述中央处理器具有拒识别置信度判别功能、抗噪声功能和实时识别处理功能，用于识别所述语音控制信号，并通过输入/输出端口输出控制信号；

亮度控制器，用于根据所述控制信号控制灯泡。

其中，所述电源转换器采用开关电源式。所述语音输入单元是由语音滤波电路组成的麦克风预处理器，用于过滤语音中的非关键频谱。所述中央处理器内置有运算控制器，以及与所述运算控制器相互连接的数字/模拟转换器，模拟/数字转换器，输入/输出端口控制器，数据可读写存储器，以及可存放SI语音识别程序、控制程序、和提示音的程序只读存储器。所述亮度控制器采用两个三极管，一个二极管和可控硅组成触发电路。

本智能语音控制灯可适用于所有人群，无需训练和预先学习，可直接使用。同时，本智能语音控制灯包括拒绝识别和抗噪声识别功能，对同时引入拒识功能和触发命令对各种非命令语音(如人群说话声，电视广播声音，家庭办公室声音等)、噪声等拒绝识别。

智能语音控制灯包括：电源模块，外围电路模块，处理芯片，语音输入/输出模块，嵌入式非特定人语音识别模块。

其中，电源模块采用开关电源式对输入220V交流电进行电压转换，为智能语音控制模块供电。外围电路模块包括功能按键，台灯亮度控制器。语音输入和输出模块包括麦克风预处理器，麦克风，音频放大器和喇叭。非特定人语音识别模块包括中央处理器(包含模拟/数字转换器，数字/模拟转换器，数据可读写存储器，程序只读存储器，输入/输出控制器)语音识别程序。

语音信号收集麦克风接收输入的语音信号，通过模拟/数字转换器(10位编码)成语音数字信号，经过语音信号端点检测，多维特征参数提取，语音识别搜索算法等确定识别结果，外围电路根据识别结果进行相应的功能操作，并经过数字/模拟转换器输出模拟信号，经过音频放大器放大之后，通过喇叭输出语音提示或反馈信号。

智能语音控制灯采用高性能价格比的通用芯片(非专用语音识别芯片)，保证产品的通用行，可移植行和低成本。嵌入式非特定人语音识别技术采用先进的基于隐马尔可夫模型和时间同步识别算法，使产品在使用过程中无需训练和学习，适用所有人群。同时，根据芯片的硬件特点进行优化，采用实时识别技术、端点检测技术和拒识别置信度判定技术，使产品在各种复杂环境下只对控制命令语音响应，对各种噪声和非控制命令语音不做反应，达到实用要求。

本智能语音控制灯实现了通过自然语音控制开关，亮度条件，日期时间报时及其他设定功能操作。无需训练，无需学习，对使用者的年龄，口音，性别，使用环境等不敏感，对使用人数没有任何限制，识别准确率超过95％，并且使用方便，运行稳定，可广泛使用到各种灯具上。

以下对具体使用方法做进一步详细说明。

根据图1所示，智能语音控制灯包括麦克风，麦克风预处理器，电源转换器，台灯亮度控制器，功能按键，音频放大器，喇叭，中央处理器。其中，中央处理器包括模/数转换器，运算控制器，程序只读存储器，数据可读写存储器，输入输出端口控制器，数/模转换器。

其中，220伏的交流电分成两路，一路输送到电源转换器，转换成3.3伏直流电源对外围电路和中央处理器供电；另一路输送到台灯亮度控制器，由中央处理器对台灯亮度控制器进行电压调节，再对灯泡进行供电。

麦克风采集的语音信号通过麦克风预处理器处理之后，传输到模拟/数字转换器，得到数字信号，送到运算控制器提取语音参数。

中央处理器采用通用的微电脑芯片，片内包括模拟/数字转换器，输入/输出端口控制器，运算控制器，程序只读存储器，数据可读写存储器和数字/模拟转换器等组成部分。SI语音识别程序，控制程序，SI语音识别所用到的声学模型和提示音存放在程序只读存储器中，运算控制器运行过程中的动态数据存放在数据可读写存储器中。

SI语音识别程序的工作过程为：

参考图2～图7，麦克风拾取的语音信号，经过由C4，C5和R9组成的麦克风预处理器进行过滤，不断地通过中央处理器IC1的VMIC，MICP，MICN，VADREF端口输入到模拟/数字转换器中，SI语音识别程序读取每一帧数字语音信号，通过语音特征抽取程序提取出语音参数，通过与语音识别的声学模型进行比较运算，将每个命令的匹配概率进行动态排序，当语音信号端点检测程序判断语音信号停止之后，语音识别程序选取分数最高的候选命令作为输出，根据相应的命令控制输入/输出端口的状态，通过由可控硅T1和三极管T2组成的台灯亮度控制器来控制灯泡亮度，并且将提示音信号输出到数字/模拟转换器，转换成模拟语音信号之后，经由DAC1端口连接到T4组成的音频放大器驱动喇叭，播放提示音。

除了通过语音识别来控制智能语音控制灯以外，用户也可以通过四个功能按键S1，S2，S3和S4来控制智能语音控制灯的手动开关，亮度调节和时间日期设置功能，这四个功能键分别链接到IC1的IOA10，IOA11，IOA13和IOA15。

用户还可以通过无线遥控器来控制智能语音控制灯，具体实现可以是：在输入/输出端口上设置无线信号接收头，无线遥控器发射无线控制信号到无线信号接收头，无线信号接收头将该信号传到运算控制器，从而控制智能语音控制灯。

图3中的电源转换器由三极管T5，T6，稳压二极管D17，二极管D11，D16，D15和变压器BT1，BT2和BT3组成，用于将220伏交流电转换成6伏交流电，通过二极管D19整流之后，由电源管理芯片IC3进行稳压，输出3.3伏的工作电压对外围电路和IC1进行供电。

图3中的台灯亮度控制器由可控硅T1，三极管T2，T3和二极管D1组成，中央处理器通过控制引脚EXT1对可控硅进行过零控制，通过引脚EXT2调节三极管T2的导通时间，从而控制可控硅T1的导通时间来控制灯泡的亮度。

在接线方式上，220伏电源输入引线接入图3中的220V接口，灯泡的两个引线接入图3中的LAMP1和LAMP2端口。

本实用新型的智能语音控制灯主要参数如下：

用户人数：无限；

识别技术：基于隐马尔可夫模型的嵌入式非特定人语音识别；

识别芯片处理能力要求：ROM大小：64 K字节，RAM大小：4K字节；

使用电压：交流220伏或110伏，频率50赫兹；

功率：＜500毫瓦

识别速度：实时；

识别效果：识别准确率95％以上；

使用距离：0.3米到10米；

使用环境：安静或带有各种噪声环境。

智能语音控制灯的操作过程如下：

接电源后，指示灯显示为绿色，并以提示音提示用户系统正常工作；

在本实用新型的实施例中，可以通过按键来控制灯和调整时钟，所述按键总共设有4个功能按键，包括一个开关灯键，一个报时键，一个“+”键，一个“-”键。

其中，灯亮度设置分三级，接通电源后，初始亮度设置为中档。短按报时键，播报现在时间。长按报时键3秒，进入时间调整状态。“+”“-”键可调整系统时钟；开灯后，“+”“-”键作为亮度调节键。

本实用新型还提供了通过语音来控制灯的方式，在接通电源状态下，智能语音控制灯即为工作状态，时时接收外界声音输入，对非控制命令和触发命令不做反应。

触发语音命令由用户预先定制(如“小台灯”、“贝贝”灯)。当语音识别系统识别到用户说触发命令后，以“嘀哒”的声音提示用户，进入语音控制激活状态。

进入语音控制激活状态后，系统可以持续激活3-6秒。当系统发出“嘟”一声时，表示系统已经退出激活状态；此时，用户需要说触发命令才能再次进入语音控制激活状态。

每次进入激活状态，用户可以对系统进行报时或者台灯控制。台灯控制流程操作如下：

系统在关灯状态下，用户可以说“开灯”系统在开灯状态下，用户可以说“调亮”，“调暗”和“关灯”。如果需要智能语音控制灯报时：用户可以说“现在几点”，系统识别到“现在几点”后会播报时间，然后退出激活状态。

其中，系统具有自动抗噪声能力，对各种说话声和环境噪声进行据识别。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种智能语音控制灯，包括电源转换器，用于提供电源，其特征在于，该智能语音控制灯还包括：

语音输入单元，用于输入语音控制信号；

集成了嵌入式非特定人语音识别技术的中央处理器，所述中央处理器具有拒识别置信度判别功能、抗噪声功能和实时识别处理功能，用于识别所述语音控制信号，并通过输入/输出端口输出控制信号；

亮度控制器，用于根据所述控制信号控制灯泡。

2.根据权利要求1所述的智能语音控制灯，其特征在于：所述电源转换器采用开关电源式。

3.根据权利要求1所述的智能语音控制灯，其特征在于：所述语音输入单元是由语音滤波电路组成的麦克风预处理器，用于过滤语音中的非关键频谱。

4.根据权利要求1所述的智能语音控制灯，其特征在于：所述中央处理器内置有运算控制器，以及与所述运算控制器相互连接的数字/模拟转换器，模拟/数字转换器，输入/输出端口控制器，数据可读写存储器，以及可存放SI语音识别程序、控制程序、和提示音的程序只读存储器。

5.根据权利要求1智能语音控制灯，其特征在于：所述亮度控制器采用两个三极管，一个二极管和可控硅组成触发电路。

6.根据权利要求1所述的智能语音控制灯，其特征在于，该智能语音控制灯还包括：

按键控制单元，与所述中央处理器的输入/输出端口相连，用于输入控制信号。

7.根据权利要求1所述的智能语音控制灯，其特征在于，该智能语音控制灯还包括：

无线输入单元，包括用于发射无线控制信号的无线遥控器，以及与所述中央处理器的输入/输出端口相连的无线信号接收头。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的智能语音控制灯，其特征在于，该智能语音控制灯还包括：音频放大器和喇叭。

9.根据权利要求8所述的智能语音控制灯，其特征在于：所述音频放大器由三极管或音频放大集成电路组成。

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