具有语音识别功能的电话控制器的制作方法

专利名称：具有语音识别功能的电话控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以公共电话网为远程控制线路的家庭自动化产品，具 体地说，是涉及一种运用语音识别技术发出语音控制命令代替按键操作的电话 控制器。
背景技术：
电话是人们日常生活中方便快捷的通讯工具，通过公共电话网络不仅可以 传输语音信息，而且可以通过调制解调技术传输数字信息。在以往的系统中，
实现了以DTMF双音多频信号的编解码传输控制命令的远程电话控制，这种方式 需要用户根据语音提示，按下电话上的相应键码，每个键码对应 一组DTMF信号， 进而通过电话线传输至家中的电话控制器。电话控制器根据接收到的DTMF信 号，还原成4建码信息，进而识别出用户的控制指令，发送至网络家电，以实现 用户对家庭中网络家电设备的远程控制。
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比如那些手部有残疾的人士或者刚好腾不出手来的用户等等，他们更希望能够
通过语言来实现对网络家电的远程控制，以免除4^4建操作。为此，如果我们能 够使电话控制器具有语音识别功能，那么用户只需在电话控制器摘机建立通讯 后，说出相应的控制命令，就可以实现对家电i殳备的远程控制，从而可以进一 步达到方便用户远程操控的目的。

实用新型内容
本实用新型为了解决现有电话控制器通过响应按键指令来实现对网络家电的远程控制所带来的操作不便的技术问题，提供了 一种新型的基于语音识别技 术的电话控制器，无需按键操作即可实现对网络家电的远程控制，满足了用户 语音操控家庭设备的要求。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下4支术方案予以实现
一种具有语音识别功能的电话控制器，包括振铃检测电路、摘挂机电路、
语音信号输入电路、语音识别控制电路和通信接口电路；其中，所述振铃检测 电路的输入端连接电话线，对振铃信号进行;险测处理后输出至语音识别控制电 路以控制摘挂机电路进行摘机或者挂机；所述语音信号输入电路连接在电话线 与所述语音识别控制电路之间，接收来自电话线的语音信号并传输至语音识别 控制电路进行语音识别，进而生成相应的控制指令通过所述通信接口电^各输出 至网络通信模块。
进一步的，在所述语音信号输入电路中还包含有一麦克风和增益控制电路， 所述麦克风接收用户读出的语音信号，作为预先定义的语音控制命令通过所述 增益控制电路输出至语音识别控制电路；在所述语音识别控制电路中包含有一 语音存储单元，对所述预先定义的语音控制命令进行存储。
为了实现对来自电话线和麦克风的语音信号进行选择输入，在所述语音信 号输入电路中还包含有一通道选择电路，其公共端连接所述语音识别控制电路 的语音信号输入端(具体可采用其AD模数转换端口实现)，两条选择通道分别 与电话线和所述的增益控制电路对应连接，其选通控制端接收所述语音识别控 制电路输出的选通控制信号，具体可由语音识别控制电路的其中一路GPIO 口输 出。
在所述电话控制器上设置有学习按键，连接所述的语音识别控制电路；所 述语音识别控制电路在接收到学习^!建发出的触发信号后，控制其语音存储单 元进入录音模式，并根据用户选择输出选通控制信号连通所述通道选择电路的 其中 一路通道，进而将通过麦克风或者电话线接收到的语音控制命令存储至所 述的语音存储单元中。当学习按键未被触发时，连通与电话线相连接的通道，进而接收用户通过电话线输入的语音信号，将其与所述预先定义的语音控制命 令进行对比后，识别出用户发出的控制命令，进而生成相应的控制指令通过所 述通信接口电路输出至网络通信模块，以控制网络家电执行相应操作。
又进一步的，在所述电话控制器中还包含有一DTMF双音多频收发电路，连 接在电话线与所述语音识别控制电路之间，完成呼叫时DTMF信号的调制发送和 作为受话方在呼叫建立后接收DTMF信号并进行解调，在呼叫进程模式下完成对 特殊信号音(比如忙音、回铃音等)的检测。
其中，在所述DTMF双音多频收发电路中包含有一 DTMF收发芯片和两路信 号放大器，所述DTMF收发芯片的输入端和输出端各自通过一路信号放大器连接 到电话线上，其数据传输端口和读写控制端口分别与所述语音识别控制电路的 相应端口对应连才妄。
当然，所述的DTMF双音多频收发电i 各也可以内置于所述的语音识别控制电 路中，采用一集成芯片实现，其DTMF信号输入端和输出端各自通过一路信号放 大器连接到电话线上，通过在集成芯片中编写对DTMF信号的调制解调程序，以 实现对DTMF信号的收发。
再进一步的，在所述通信接口电路中包含有一RS232收发芯片，其发送端 和接收端分别与所述语音识别控制电路和网络通信模块的数据收发端口对应连 接，利用RS232串行通信方式完成电话控制器与网络通信模块之间的数据可靠 快速通信。
其中，所述网络通信模块可以采用基于ZIGBEE技术标准的无线传感器网络 模块实现，接收所述语音识别控制电路输出的控制指令，进而发射无线信号控 制网络家电动作；或者接收来自网络家电或安防设备发出的信号，传输至所述 语音识别控制电路以通过电话线反馈至用户。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的电话控 制器提供了 一种语音远程控制家电的解决方案，可以满足用户在不方便进行按 键操作的场合下实现对家电设备的远程控制，成本低廉，使用方便，性能稳定可靠。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点 和优点将变得更加清楚。


图1是本实用新型所提出的具有语音识别功能的电话控制器的内部电路原
理框图2是图1的具体电路原理图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。 本实用新型是基于语音识别技术的远程家电控制设备，实现用户对家用电 器的远程语音控制。在这个实现方案中，可以利用具有强大数字信号处理功能 并可实现语音识别、语音播放和合成技术的语音单片机构成语音识别控制电路， 以对用户输入的语音控制命令进行识别，进而转化为相应的控制指令输出至网 络通信设备，以控制网络家电响应用户操作，完成用户对家电设备的远程操控 任务。
根据家电设备的控制需要，可以在语音存储单元中事先存储用户录制的提 示语音和需要识别的语音控制命令，构成提示语音列表和识别词库列表。在用 户第一次使用所述的电话控制器时，需要先按下电话控制器上的学习按键，触 发语音单片机连通麦克风语音信号输入通路，进而通过播放提示语音来提示用 户逐一读出需要识别的语音控制命令，比如"开空调"、"关空调"、"制冷"、"制 热"、"十七度"、"二十度"等，存入语音存储单元的识别词库列表中，以供语 音单片机日后进行语音识别之用。完成学习后，电话控制器在接收到用户通过 电话线传来的语音信号时，就可以将其与语音存储单元中的语音控制命令进行 对比，从而实现对语音控制命令的识别。所述的语音存储单元可以釆用内置于语音单片机中的FLASH程序存储器实 现，除了作为程序存放之用外，还可以将提示语音列表、识别词库列表和配置 信息等需要掉电保存的数据存放其中。当然，也可以采用在语音单片机外部外 接语音存储芯片的方式实现，本实用新型不限于此。
为了使用方便，节约成本，本实用新型的电话控制器应与用户电话机并机 工作，当有电话呼入时，控制器检测线路上的振铃信号，振铃次数超过设定值 时，则控制摘挂机电路摘机，并向呼入用户播放语音提示信息，比如"您设定 的运行模式是"、"您设定的室内温度是"等等，提示用户进行家电控制操作。 用户在语音提示下可说出识别词库列表中所列的语音控制命令，如"制冷"、"十 八度"等等，以实现对空调工作模式和工作温度的远程控制。电话控制器对接 收到的语音信号进行识别，进而生成与其对应的控制指令通过通信接口电路发 送给对网络家电实现集中控制的有线或者无线网络通信模块，再由网络通信模 块以有线或者无线的方式转发给相应的家用电器。家用电器解析接收到的控制 指令，执行命令并将执行结果通过网络通信模块反馈给电话控制器，电话控制 器将相应的信息反馈给用户，从而完成一次远程控制或者查询操作。
为了提高数据传输速度，所述通信接口电路可以采用RS232串行通信方式 实现电话控制器与网络通信模块之间的数据传输。而所述网络通信模块可以采 用基于ZIGBEE技术标准的无线传感器网络;漠块实现，本实用新型不限于此。
实施例一，参见图1所示，本实施例的电话控制器具体包括语音单片机 1、振铃检测电路2、摘挂机电路3、 DTMF收发芯片4、语音信号输入电路5、 输出信号放大器6、输入信号放大器7、 RS232通讯接口电路8和电源9。
振铃^r测电路2，并联于电话线两端，始终监测交换机送来的90士15V的 25Hz振铃信号，经过电路整形和变换后，形成一个频率更低的中断信号，送给 i吾音单片才几1 ，以备摘才几。
摘挂机电路3，当检测到振铃信号后，摘机应答，维持电路的直流阻抗小 于300欧姆。
8DTMF收发芯片4,完成呼叫时DTMF信号的发送和作为受话方在呼叫建立后 接收DTMF信号并进行解调，在呼叫进程模式下完成对特殊信号音(忙音、回铃 音等)的检测。
语音单片机1，连接振铃检测电路2的输出端，接收所述振铃检测电路2 输出的振铃信号，并控制摘挂机电路3进行摘机或者挂机操作；播放提示语音 并识别用户的语音控制命令。
语音信号输入电路5,连接在语音单片机1与用户电话线和麦克风之间， 在学习时接收来自麦克风或者电话线的语音控制命令，在使用时接收来自用户 电话线的语音信号，以传输至语音单片机1进行存储或识别。
输出信号放大器6，对DTMF收发芯片4发出的DTMF信号进行放大处理后 输出至用户电话线，或者对电话控制器发出的语音信号进行增益控制后发送至 用户电话线或者扬声器。
出至DTMF收发芯片4。
RS232通讯接口电路8，连接在语音单片机1与ZIGBEE无线通讯网络才莫块 之间，实现数据串行通信。
电源9,为电话控制器内部电路提供所需工作电压， 一般为+5V直流电源， 可以采用在电话控制器中设置独立电源的形式实现，亦或者采用通过电源接口 从电话机中引入直流电源的形式实现。
其具体电路原理图参见图2所示。接口 Jl连接电话机，通过电话线输入的 信号经双向稳压管V10进行电压嵌位后，经过桥式整流电路D8整流，并通过分 压电阻R4、 R5分压后，经隔直电容C41、电阻R33连4妾NPN型三4及管V16的基 极。所述NPN型三极管V16的集电极一方面通过电阻R34连接+5V直流电源， 另一方面连接一单稳态多谐振荡器器U4B的输入端(IO脚)，其发射极接地。 在电话未^皮呼叫时，通过整流电^各D8输出的电压信号为直流43V;当有振铃时， 输出90V、 25Hz的正弦波信号，经隔直电容C41驱动三极管V16,进而触发多谐振荡器U4B，所述多谐振荡器U4B的输出端(12脚)连接至语音单片机Ul 的中断信号输入端INTO ( 35脚)，当有振铃信号时，产生中断，语音单片机U1 计算振铃次数，达到设定次数则摘机。当摘才几后，通过整流电路D8输出直流 IOV偏置电压，在电容C41的隔离作用下，多谐振荡器U4B停止工作。在摘挂机电路中，语音单片片几U1的其中一3各GPI0 口 P2. 2(44脚)经电阻 Rl连接至PNP型三极管V12的基极，在P2. 2输出低电平信号时，三极管V12 导通，继电器K1线圈通电，其常开触点闭合，通过整流电路D8输出的电压信 号经电阻R7和稳压管V5接地。由于电阻R7的阻值很小，所以电流增大，实现 摘机。若通过语音单片机U1的P2. 2输出高电平信号，则三极管V12截止，继 电器Kl断电，实现挂才几。DTMF双音多频收发电路由输入信号放大器U8、输出信号放大器U7和DTMF 收发芯片U2等组成。来自电话线上的DTMF信号经输入信号放大器U8放大后送 至DTMF收发芯片U2的输入端IN- ( 2脚)，DTMF收发芯片U2的控制信号线WR (9脚)、CS(10脚)、RD(12脚)、RSO (ll脚)分别连接至语音单片机U1的 P2. 3-P2. 6 ( 43-40脚)，P2. 3-P2. 6是可位寻址的，语音单片机Ul根据读写状 态从这些端口输出相应的高低电平信号，控制DTMF收发芯片U2工作。DTMF收 发芯片U2的14-17脚是数据收发端口 D0 D3，连接至语音单片机U1的P4 口的 低四位(98-95脚)，DTMF信号解调得到的数据由语音单片机U1从P4 口读取， 要发送的呼叫号码也由语音单片机Ul发送至P4 口 ，由DTMF收发芯片U2调制 成DTMF信号后，通过其输出端TONE (8脚)经电阻R21、电容C37连接输出信 号放大器U7的输入端IN- ( 2脚)，通过所述输出信号放大器U7对DTMF信号进 行放大后，通过其输出端VOUT ( 5脚)发送至电话线上。DTMF收发芯片U2的 13脚是中断/呼叫过程端子，连接至单稳态多谐振荡器U4A的输入端(2脚)， 在呼叫过程中产生的呼叫信息经U4A的输出端(4脚)连接至语音单片机U1的 中断信号输入端INT1(34脚)，语音单片机U1通过计算产生的方波的持续时间 判断呼叫过程信息，如忙音、回铃音等。语音信号输入电路由麦克风MIC、继电器K3和NPN型三极管V15及其外围 电路组成的增益控制电路等元件构成；语音信号输出电路由输出信号放大器 U7、 PNP型三极管V13和继电器K2等元件构成。预先录制好的语音提示信息和 语音控制命令存储在语音单片机U1中的语音存储单元中。语音单片机U1通过 一路GPIO 口 (比如72脚)接收来自学习按键的触发信号，其语音信号输入端 AD4 (50脚)连接至一通道选择电路的输出端，在电话控制器处于学习状态时， 通过选择不同的连接通路，实现语音单片机Ul对来自麦克风MIC的语音信号或 者来自用户电话线的语音信号进行录制存储；而在电话控制器处于工作状态时， 通过选通与用户电话线相连接的通路来实现对用户语音信号的输入识别。在本 实施例中，所述通道选择电路采用一继电器K3实现。语音单片机U1的语音信 号输入端AD4 (50脚)连接继电器K3的公共端(l脚)，两个选通端(2、 3脚) 分别连接至电话线或者连接由三极管V15和麦克风MIC组成的麦克风电路。语 音单片机U1的P2. 0 口 (46脚)通过电阻R3连接PNP型三极管V14的基极， 控制其导通与截止状态，进而实现两个输入通道的选通。所述语音单片才几Ul 的音频信号输出端DACO (IOO脚)经电阻R37、隔直电容C37连接输出信号放 大器U7的输入端IN- ( 2脚)，进行功率放大后通过其输出端V0UT ( 5脚)连接 一通道选择电路的输入端，通过选择不同的连接通路，将语音信号通过接口 J5 传送至外部扬声器，或者传送至电话线。在本实施例中，所述通道选择电路同 样也可以采用一继电器K2实现。通过语音单片才几U1的P2. 1 口 (45脚)控制 继电器K2的通断状态，进而实现语音信号的选择输出。
RS232通讯接口电3各由RS232收发芯片U5及周边元件组成，RS232收发芯 片U5包含有两路RS232收发器，分别连接至语音单片机U1的PO. 0、P0. 1、P0. 6、 P0.7端口 (62、 61、 55、 56脚)。RS232收发芯片U5的发送输出端T10UT (17 脚)、T20UT ( 8脚)连接至接口 J2、 J3的1脚，接收输入端R1IN ( 16脚)、R2IN (9脚)连接至接口 J2、J3的3脚。接口 J2、J3中的一个可以作为连接至ZIGBEE 无线通讯网络模块的连接端子。接口 J2、 J3中的4脚连接至+5V直流电源，向ZIGBEE无线通讯网络才莫块供电。当家电设备输出反馈信息或者室内的安防设备产生告警信息时，家电设备 或者安防设备按照规定的通信协议，将反馈信息或者告警信息通过ZIGBEE无线 通讯网络模块发送给电话控制器，电话控制器从RS232串口接收到反馈信息或 者告警信息后，解析辨别出是何种反馈信息或者告警信息，然后拨打发出控制 指令的用户电话反馈家电运行情况，或者依次拨打预先设定的告警电话。告警 电话最多可以设置5个，电话控制器可以识别呼叫进程中的各种信号，如忙音、 拥塞、接通等，若接通则向用户播放相应的告警语音提示。实施例二，本实施例的电话控制器也可以通过不采用DTMF收发芯片U2的 方式实现，对于DTMF信号的调制解调任务可以通过在语音单片机U1中编写相 应的功能程序实现，其具体连接关系参见图2所示。来自电话线的DTMF信号经 隔直电容C6、分压电阻RIO、 R9连接至输入信号放大器U8的输入端IN+( 3脚)， 经所述输入信号放大器U8放大处理后，通过其输出端V0UT ( 5脚)经电阻R17 直接连接至语音单片机U1的25脚，利用语音单片机U1内部程序将接收到的 DTMF信号进行解调处理。要发送的呼叫号码由语音单片机Ul进行调制后，生 成DTMF信号通过其输出端DAC1 (99脚)经电阻R38连^l妻至隔直电容C37，所 述电容C37对直流信号进行隔离，交流DTMF信号发送至输出信号放大器U7的 输入端IN- ( 2脚)，进而经所述的输出信号放大器U7的输出端V0UT ( 5脚)输 出至电话线。其他功能电路如实施例一所述，在此不再进行赘述。当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以估文出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应^L为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于包括振铃检测电路、摘挂机电路、语音信号输入电路、语音识别控制电路和通信接口电路；其中，所述振铃检测电路的输入端连接电话线，对振铃信号进行检测处理后输出至语音识别控制电路以控制摘挂机电路进行摘机或者挂机；所述语音信号输入电路连接在电话线与所述语音识别控制电路之间，接收来自电话线的语音信号并传输至语音识别控制电路进行语音识别，进而生成相应的控制指令通过所述通信接口电路输出至网络通信模块。
2、 根据权利要求1所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 在所述语音识别控制电路中包含有一语音存储单元，对预先定义的语音控制命 令进行存储。
3、 根据权利要求2所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 在所述语音信号输入电路中还包含有一麦克风和增益控制电路，所述麦克风接 收用户读出的语音信号，作为所述预先定义的语音控制命令通过所述增益控制 电路输出至语音识别控制电路，以控制所述语音存储单元进行存储。
4、 根据权利要求3所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 在所述语音信号输入电路中还包含有一通道选^^电路，其公共端连接所述语音 识别控制电路的语音信号输入端，两条选"^通道分别与电话线和所述的增益控 制电路对应连接，其选通控制端接收所述语音识别控制电路输出的选通控制信 号。
5、 根据权利要求4所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 在所述电话控制器上设置有学习按键，连接所述的语音识别控制电路；所述语 音识别控制电路在接收到学习按键发出的触发信号后，控制其语音存储单元进 入录音模式。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于在所述电话控制器中包含有一DTMF双音多频收发电路，连接在电 话线与所述语音识别控制电路之间，收发DTMF信号。
7. 根据权利要求6所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 在所述DTMF双音多频收发电路中包含有一 DTMF收发芯片和两路信号放大器， 所述DTMF收发芯片的输入端和输出端各自通过一路信号放大器连接到电话线 上，其数据传输端口和读写控制端口分别与所述语音识别控制电路的相应端口 对应连接。
8. 根据权利要求1至5中任一项所述的具有语音识别功能的电话控制器， 其特征在于在所述语音识别控制电3各中还包含有一 DTMF双音多频收发单元， 其DTMF信号输入端和输出端各自通过一路信号放大器连接到电话线上。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的具有语音识别功能的电话控制器， 其特征在于在所述通信接口电路中包含有一RS232收发芯片，其发送端和接 收端分别与所述语音识别控制电路和网络通信模块的数据收发端口对应连接。
10. 根据权利要求9所述的具有语音识别功能的电话控制器，其特征在于 所述网络通信模块为无线传感器网络模块，接收所述语音识别控制电路输出的 控制指令，进而发射无线信号控制网络家电动作；或者接收来自网络家电或安 防设备发出的信号，传输至所述语音识别控制电路以通过电话线反馈至用户。
专利摘要本实用新型公开了一种具有语音识别功能的电话控制器，包括振铃检测电路、摘挂机电路、语音信号输入电路、语音识别控制电路和通信接口电路；其中，所述振铃检测电路的输入端连接电话线，对振铃信号进行检测处理后输出至语音识别控制电路以控制摘挂机电路进行摘机或者挂机；所述语音信号输入电路连接在电话线与所述语音识别控制电路之间，接收来自电话线的语音信号并传输至语音识别控制电路进行语音识别，进而生成相应的控制指令通过所述通信接口电路输出至网络通信模块。本实用新型的电话控制器提供了一种语音远程控制家电的解决方案，可以满足用户在不方便进行按键操作的场合下实现对家电设备的远程控制，成本低廉，使用方便，性能稳定可靠。
文档编号G10L15/00GK201142707SQ20072003058
公开日2008年10月29日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者刘志刚, 张培龙, 王文希 申请人:海信集团有限公司