专利名称：具有语音识别功能的插座式电源开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种语言控制技术，尤其是一种具有语音识别功能的插座式电源 开关，它根据用户事先录入的语音指令来控制电器电源的通断。
背景技术：
本音控开关的目的在于克服传统开关容易出现接触不良、必须亲手操作等不足之 处，提供一种用语音控制的插座式开关，基于语音识别技术实现对用电器电源的开关控制， 使人们的日常生活更加方便。
发明内容本实用新型研制了一款具有汉语语音控制功能的新型开关控制器。该开关能够通 过识别汉语语音控制电路通断，它根据用户事先录入的语音指令来控制用电器电源的开和关。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由单片机模块(SPCE061A单片机)、电子开关和电源模块、声音采集模块、 播音模块、按键模块、LED指示灯模块。电子开关和电源模块、声音采集模块、播音模块、 按键模块、LED指示灯模块分别与单片机相连接，受单片机控制而工作。电子开关和电源 模块设有插头和插座，插头连接市电，插座插接用电器；声音采集模块接单片机的语音信 号输入端；播音模块接单片机的语音信号输出端；电子开关和电源模块包括双向可控硅 BTA16-600B，接于双向可控硅控制端的光耦M0C3021触发电路，光耦触发电路的输入端接 单片机的输出控制端。声音采集模块接收到人发出的语音后将声信号转化成电信号输入单 片机，单片机将采集的语音信号变换为数字信号与存储器中录入的语音模版进行比较处理 后，输出触发信号使电子开关模块工作。将该装置的电子开关和电源模块的插头插入市电插座，再将用电器电源线的插头 插入该电子开关和电源模块的插座，打开本装置后用户只需说出语音指令即可控制用电器 的电源通断。本实用新型的有益效果是该产品最大语音接收半径为3米。能够区分2秒内的语音指令，并做出正确的通 断操作，经测试语音识别率大于90%，有很好的应用前景。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为该装置的结构原理图。图2主控SPCE061A单片机模块电路原理图。图3为电子开关和电源模块电路原理图。图4为声音采集模块电路原理图。[0014]图5为播音模块电路原理图。图6为按键电原理图。图7为LED指示灯电路原理图。图8是该装置控制程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。本装置包括SPCE061A单片机模块、电子开关和电源模块、声音采集模块、播音模 块、按键模块、LED指示灯模块。如图2所示为单片机模块为主控模块，具有语音识别和驱动功能。采用SPCE061A 主控芯片及其附属电路(包括晶振及锁相环)。J4为单片机电源跳线，可为单片机选择5v 或3. 3v供电，其2脚接单片机电源端口，1、3脚接电源模块5v、3v电压输出。该单片机支持 可编程音频处理，工作在凌阳音频编码SACM_S240方式，能够容纳210s的语音数据。晶振 接SPCE061A的1、2脚；锁相环接SPCE061A的78脚；复位电路接SPCE061A的76脚；电路 图中的极性电容、瓷片电容及电阻的作用是滤波。图8是单片机控制程序流程图。各模块受单片机控制而工作。系统上电后，首先 进行自检，对内部特殊功能寄存器进行初始化，设定采样率、波特率等参数。然后播放语音 提示进入名称训练，给装置起名，完成后进入控制指令训练程序，录入用户事先需要设置的 两条指令，分别对应“开”和“关”两种状态。接着系统进入回到待触发状态，开始语音辨识 程序，对辨识器初始化和启动实时监控，获取语音数据和进行语音数据的识别与处理，识别 与处理由子程序来实现。如图3所示电子开关和电源模块，该模块设有插头和插座。P1是插头，它可以插入 市电电源插座导弓丨市电。J6为插座，它的通断受语音控制电路所控制，由电子开关电路直接 实现供给用电器电源。电子开关电路包括双向可控硅BTA16-600B，接于双向可控硅控制端 的光耦M0C3021触发电路，光耦触发电路的输入端I0A14和I0A15接SPCE061A单片机的控 制输出端48和49脚，I0A14由SPCE061A单片机48脚发出控制信号经过光电双向可控硅 驱动器U2隔离，控制双向可控硅Q1导通，实现交流负载的功率控制，即插座J6上电源的通 断。电子开关和电源模块通过P1接市电，输入电压为220V，采用桥式整流电路D5进 行整流和滤波降压，输出电压为5V。然后采用凌阳SPY0029A(U5)降压芯片再将5V转换成 3.3V，供单片机工作。用二极管保护电路，并联电容起滤波作用。V3和V5接跳线J4(即 Power Jump模块)，作为SPCE061A单片机的电源选择。VDD_A为模拟电源；VDD为数字电 源。VSS为数字地；AVSS1为ADC(MIC模块)地；AVSS2为DAC (SPEAKER模块)地，分别接于 电路中需要提供模拟和数字电源的地方。如图4所示，声音采集模块的核心为一个聚集体，采集声音的原理就是声波使聚 集体内的介质产生振动移位，使内部的电阻发生变化，这样MICP和MICN两端的电信号也随 之发生变化，通过SPCE061A单片机内的信号比较器，就可以采集到声音信号。采集声音电 路的电源由SPCE061A单片机的VMIC(37脚)供给。VCM是声音信号进行模数转换时，ADC 参考电压输出引脚，接SPCE061A单片机的34脚。AVSS1是电路板的模拟地1。MICP是扬声器的正向输入引脚，连接SPCE061A的33脚，MICN是扬声器的负向输入引脚，连接SPCE061A 单片机的28脚。AGC为语音输入自动增益控制引脚。MIC0UT是扬声器的第一运放输出引 脚，0PI为扬声器的第二运放输入引脚。电路图中的极性电容、电容及电阻的作用是滤波和 限流，采集声音时去除干扰的杂质和噪声信号，使声音采集尽可能的降低失真度，确保声音 信号的准确率，提高识别的效率。采集的声音信号是模拟信号，需通过模数转换器转换成数 字信号存储在SPCE061A单片机的片内Flash中。如图5所示，播音模块采用SPY0030A功率放大芯片来放大声音信号，外接一个小 功率的喇叭即可播出声音。调节可调电阻器R8，控制功率放大倍数，最大为20倍。播音模 块与SPCE061A单片机的第一路DAC1转换电路12引脚相连。其中VDDH连接SPCE061A的 I/O参考电压，电压值为5V，为功率放大芯片SPY0030A提供电源。VSS为数字地，AVSS2为 模拟地2。J3的2、1脚分别依次外接扬声器正、负极。如图6所示，按键模块选用按钮式按键，由一个清除按键和一个复位按键组成。分 别完成语音指令的清除和系统主复位。按键一端均接于电源VDDH，另一端接于SPCE061A单 片机I/O 口 69和70引脚。如图7所示，LED指示灯模块包括红色、绿色和黄色三个LED指示灯，显示装置当 前的工作状态。LED指示灯一端各通过一限流电阻接地，另一端接于SPCE061A单片机I/O 口 40,43和44引脚上。以下是该装置的工作过程将本装置接通电源后，系统进行自检，三个指示灯将流水闪烁，当系统检测到存有 语音指令时就进入待触发状态，此时用户将听到"准备就绪，开始辨识"，三个指示灯闪烁 两次，黄灯亮，等待用户说出语音指令；当系统检测到没有语音指令时就进入录入语音状 态，此时用户将听到"欢迎使用声控开关，请给我取个名字吧！“，黄灯闪烁一下，等待用 户录入语音指令；录入步骤如下(1)、语音提示输入触发语音指令，用户将听到“欢迎使用声控开关，请给我取个 名字吧！“。在黄色指示灯闪烁一下后，用户对着麦克风输入想说的指令，如"台灯"，语 音提示重复一次，黄色指示灯再次闪烁一下后，用户再次说出"台灯"，如果录入成功，绿 色指示灯将闪烁一下，如果录入失败，语音提示重新输入，红色指示灯将闪烁一下，用户在 黄色指示灯闪烁一下后重新录入。(2)、语音提示输入下一个指令即控制语音指令1，用户将听到"请输入第一条指 令"。在黄色指示灯闪烁一下后，用户输入想说的指令，如"开"，语音提示重复一次，黄色 指示灯再次闪烁一下后，用户再次说出"开"，如果录入成功，绿色指示灯将闪烁一下，如 果录入失败，语音提示重新输入，红色指示灯将闪烁一下，用户在黄色指示灯闪烁一下后重 新录入。(3)、语音提示输入下一个指令即控制语音指令2，用户将听到"请输入第二条指 令"。在黄色指示灯闪烁一下后，用户输入想说的指令，如"关"，语音提示重复一次，黄色 指示灯再次闪烁一下后，用户再次说出"关"，如果录入成功，绿色指示灯将闪烁一下，如 果录入失败，语音提示重新输入，红色指示灯将闪烁一下，用户在黄色指示灯闪烁一下后重 新录入。[0034]录入完成后，回到待触发状态，用户将听到"准备就绪，开始辨识。假设本开关用于台灯的语音控制，则使用如下通电后，系统进行自检，三个指示灯流水闪烁一遍后熄灭，系统检测到存有语音指 令时进入待触发状态，此时用户将听到"准备就绪，开始辨识"，黄色指示灯亮；(1)、用户想要台灯开启时，对着本装置先说出触发语音指令"台灯"，黄色指示 灯闪烁一下后，再说出控制语音指令1"开"，黄色指示灯再次闪烁一下后，系统执行控制 语音指令1，台灯亮；(2)、用户想要台灯熄灭时，对着本音控开关，先说出触发语音指令"台灯"，黄色 指示灯闪烁一下后，再说出控制语音指令2"关"，黄色指示灯再次闪烁一下后，系统执行 控制语音指令2，台灯熄灭；用户可以在距音控开关3米范围内进行语音控制，需要注意的是，每次在说出控 制语音指令之前必须先说出触发语音指令，才能进行有效语音控制。
权利要求一种具有语音识别功能的插座式电源开关装置，其特征是该装置包括分别与单片机模块连接的电子开关和电源模块、声音采集模块、播音模块、按键模块、LED指示灯模块；电子开关和电源模块设有插头和插座，插头连接市电，插座插接用电器；声音采集模块接单片机模块的语音信号输入端；播音模块接单片机模块的语音信号输出端；声音采集模块接收到人发出的语音后将声信号转化成电信号输入单片机模块，单片机模块将采集的语音信号变换为数字信号与存储器中录入的语音模版进行比较处理后，输出触发信号控制电子开关和电源模块工作，实现用电器的通断电控制。
2.根据权利要求1所述的具有语音识别功能的插座式电源开关装置，其特征是所述 单片机模块选用SPCE061A芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种具有语音识别功能的插座式电源开关装置，该装置包括分别与单片机模块连接的电子开关和电源模块、声音采集模块、播音模块、按键模块、LED指示灯模块；电子开关和电源模块设有插头和插座，插头连接市电，插座插接用电器；声音采集模块接收到人发出的语音后将声信号转化成电信号输入单片机模块，单片机模块将采集的语音信号变换为数字信号与存储器中录入的语音模版进行比较处理后，输出触发信号控制电子开关和电源模块工作，实现用电器的通断电控制。使用本装置用户只需说出语音指令即可控制用电器的电源通断，该装置价格低廉，使用简单，有很好的应用前景。
文档编号G05B19/042GK201589951SQ20092023602
公开日2010年9月22日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者夏焰鸿, 揭扬, 赵锐文, 陈晓 申请人:南京信息工程大学