离线语音麦克风和远场语音设备的制作方法

本申请属于麦克风技术领域，尤其涉及一种离线语音麦克风和远场语音设备。

背景技术：

随着智能产品的发展，越来越多的智能产品在功能上添加了远场语音交互以实现远场语音设备的功能，其中，远场语音识别大多采用多麦克风阵列进行在线、离线处理，但是，每个远场语音设备都需要一个麦克风阵列，且每个远场语音设备从立项开始，对远场语音都要放到首要的位置进行解决，根据远场语音设备的不同，需要设计不同的远场语音交互结构，造成设计成本增高。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种离线语音麦克风，旨在解决不同的远场语音设备需要设计不同的远场语音交互结构，造成设计成本增高的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种离线语音麦克风，离线语音麦克风包括语音拾取模块、语音处理模块、电源转换模块、输入输出模块和麦克风接口；

所述语音拾取模块的信号输出端与所述语音处理模块的第一信号端连接，所述语音处理模块的第二信号端与所述输入输出模块的第一信号端连接，所述电源转换模块分别与所述语音处理模块、所述输入输出模块、所述语音拾取模块和所述麦克风接口分别电性连接，所述输入输出模块还与所述麦克风接口电性连接；

所述麦克风接口，用于连接设备本体并传输电源信号至所述电源转换模块和传输所述设备本体与所述输入输出模块之间的数字指令；

所述电源转换模块，用于对所述电源信号进行电源转换，并输出工作电源至所述语音处理模块、所述输入输出模块和所述语音拾取模块；

所述语音拾取模块，用于拾取远场语音，并反馈至所述语音处理模块；

所述语音处理模块，用于对所述远场语音进行语音处理并将处理后的远场语音与预设语音数据库进行配对，并输出与所述远场语音对应的控制指令至所述输入输出模块；

所述输入输出模块，用于将所述控制指令转换为预设的数字指令至所述麦克风接口，并经所述麦克风接口发送至所述设备本体以唤醒或者控制所述设备本体工作。

在一个实施例中，所述语音拾取模块包括一个驻极体麦克风。

在一个实施例中，所述麦克风接口包括电源端、信号接收端、信号发射端和接地端。

在一个实施例中，所述电源转换模块包括第一电源输出端、第二电源输出端、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感和三端稳压器；

所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第一电感的第一端和所述三端稳压器的输入端互连并与所述麦克风接口的电源端连接，所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端和所述三端稳压器的接地端均接地，所述第一电感的第二端为所述电源转换模块的第一电源输出端，所述稳压器的输出端和所述第三电容的第一端连接构成所述电源转换模块的第二电源输出端，所述第三电容的第二端接地。

在一个实施例中，所述输入输出模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第一开关管的输入端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与所述麦克风接口的信号发射端连接，所述第一开关管的输出端、所述第四电阻的第一端和所述第一电阻的第二端互连构成所述输入输出模块的信号发射端，所述第二电阻的第二端与所述电源转换模块的第一电源输出端连接，所述第一开关管的受控端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端均与所述电源转换模块的第二电源输出端连接，所述第二开关管的输入端、所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端均与所述麦克风接口的信号接收端连接，所述第二开关管的输出端、所述第八电阻的第一端和所述第五电阻的第二端互连构成所述输入输出模块的信号接收端，所述第六电阻的第二端与所述电源转换模块的第一电源输出端连接，所述第二开关管的受控端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端均与所述电源转换模块的第二电源输出端连接。

在一个实施例中，所述离线语音麦克风还包括用于指示所述电源转换模块上电的指示模块，所述指示模块包括第九电阻和发光二极管；

所述第九电阻的第一端与所述电源转换模块的第二电源输出端连接，所述第九电阻第二端与所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极接地。

在一个实施例中，所述语音处理模块包括离线语音dsp单元。

在一个实施例中，所述离线语音麦克风还包括用于存储所述预设语音数据库的存储器。

本申请实施例的第二方面提了一种远场语音设备，远场语音设备包括设备本体和如上所述的离线语音麦克风，所述设备本体与所述离线语音麦克风电性连接。

在一个实施例中，所述设备本体为家电设备、可穿戴设备、汽车电子设备中的至少一者。

本申请通过语音拾取模块、语音处理模块、电源转换模块、输入输出模块和麦克风接口组成离线语音麦克风，语音拾取模块拾取远场语音，语音处理模块对远场语音进行语音处理并将处理后的远场语音与预设语音数据库进行配对，并输出与所述远场语音对应的控制指令，输入输出模块将控制指令转换为预设的数字指令至麦克风接口，并经麦克风接口发送至设备本体以唤醒或者控制所述设备本体工作，离线语音麦克风通过麦克风接口可直接与设备本体连接，远场语音设备无需设计额外的语音交互结构，从而降低远场语音设备的语音交互的设计成本。

附图说明

图1为本申请离线语音麦克风提供的第一实施例的模块结构示意图；

图2为本申请离线语音麦克风中电源转换模块的电路结构示意图；

图3为本申请离线语音麦克风中输入输出模块和麦克风接口的电路结构示意图；

图4为本申请离线语音麦克风提供的第二实施例的模块结构示意图；

图5为本申请离线语音麦克风中指示模块的电路结构示意图；

图6为本申请远场语音设备提供的实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例的第一方面提了一种离线语音麦克风100。

如图1所示，图1为本申请离线语音麦克风提供的第一实施例的模块结构示意图，本实施例中，离线语音麦克风100包括语音拾取模块10、语音处理模块20、电源转换模块40、输入输出模块30和麦克风接口50；

语音拾取模块10的信号输出端与语音处理模块20的第一信号端连接，语音处理模块20的第二信号端与输入输出模块30的第一信号端连接，电源转换模块40分别与语音处理模块20、输入输出模块30、语音拾取模块10和麦克风接口50分别电性连接，输入输出模块30还与麦克风接口50电性连接；

麦克风接口50，用于连接设备本体200并传输电源信号至电源转换模块40和传输设备本体200与输入输出模块30之间的数字指令；

电源转换模块40，用于对电源信号进行电源转换，并输出工作电源至语音处理模块20、输入输出模块30和语音拾取模块10；

语音拾取模块10，用于拾取远场语音，并反馈至语音处理模块20；

语音处理模块20，用于对远场语音进行语音处理并将处理后的远场语音与预设语音数据库进行配对，并输出与远场语音对应的控制指令至输入输出模块30；

输入输出模块30，用于将控制指令转换为预设的数字指令至麦克风接口50，并经麦克风接口50发送至设备本体200以唤醒或者控制设备本体200工作。

本实施例中，语音拾取模块10用于拾取远场语音，并连接到语音处理模块20，以为语音处理模块20提供远场语音拾取的语音通道，语音处理模块20接收到远场语音后，对远场语音进行拾取、降噪、波束形成等语音处理，并将处理后的远场语音与预设语音数据库进行配对，预设语音数据库存储在语音处理模块20中，可包括唤醒词、多条控制命令词，在配对到对应的语音数据后，输出对应的控制指令至输入输出模块30，输入输出模块30提供标准的通信串口，以将控制指令转换成协定的数字命令，并经麦克风接口50输出至设备本体200以供设备本体200使用，进而唤醒设备本体200或者控制设备本体200工作，设备本体200可为家电设备、可穿戴设备、汽车电子设备等，例如led灯、耳机和车载空调，离线语音麦克风可直接安装在led灯上，用户发出远场语音通过离线语音麦克风100进行灯光调节、开启或者关闭led等工作，实现远场语音的智能化，本申请离线语音麦克风100，只需设备本体200提供电源，根据预设语音即可直接安装到设备本体200上做为一个标准的麦克风使用，无需用户自行调试麦克风的音频曲线、密封性等关键声学性能参数，远场语音设备无需设计额外的语音交互结构，从而降低远场语音设备的语音交互的设计成本。

麦克风接口50用于连接离线语音麦克风100与设备本体200，并传递数字指令和电源信号，麦克风接口50可为usb接口、type-c接口等，具体结构不限，根据传递的信号类型，如图3所示，在一个实施例中，麦克风接口50包括电源端vcc、信号接收端rxd、信号发射端txd和接地端gnd，电源信号通过电源端vcc进行传输，数字指令通过信号接收端rxd和信号发射端txd进行传输。

语音拾取模块10用于拾取远场语音，为了降低设计成本，可采用麦克风单体，在一个实施例中，语音拾取模块10包括一个驻极体麦克风。

电源转换模块40将设备本体200输入的电源信号进行转换，并输出至离线语音麦克风100中的各功能模块，电源转换模块40可采用开关电源芯片、升降压电路或者其他电源转换电路，具体电路结构可更根据需求进行选择，如图2所示，在一个实施例中，电源转换模块40包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一电感l1和三端稳压器u1；

第一电容c1的第一端、第二电容c2的第一端、第一电感l1的第一端和三端稳压器u1的输入端互连并与麦克风接口50的电源端连接，第一电容c1的第二端、第二电容c2的第二端和三端稳压器u1的接地端均接地，第一电感l1的第二端为电源转换模块40的第一电源输出端vdd1，稳压器的输出端和第三电容c3的第一端连接构成电源转换模块40的第二电源输出端vdd2，第三电容c3的第二端接地，电源转换模块40输出两路电源信号，以满足离线语音麦克风100中各功能模块的电源需求。

输入输出模块30用于传输数字指令，可采用多种通信方式以及对应的信号转换模块，如图3所示，在一个实施例中，输入输出模块30提供标准的uart串口，负责把定义好的语音转换成协定的数字命令，供设备本体200使用，其中，输入输出模块30包括第一开关管q1、第二开关管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；

第一开关管q1的输入端、第一电阻r1的第一端和第二电阻r2的第一端均与麦克风接口50的信号发射端txd连接，第一开关管q1的输出端、第四电阻r4的第一端和第一电阻r1的第二端互连构成输入输出模块30的信号发射端txd1，第二电阻r2的第二端与电源转换模块40的第一电源输出端vdd1连接，第一开关管q1的受控端与第三电阻r3的第一端连接，第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第二端均与电源转换模块40的第二电源输出端vdd2连接，第二开关管q2的输入端、第五电阻r5的第一端和第六电阻r6的第一端均与麦克风接口50的信号接收端rxd连接，第二开关管q2的输出端、第八电阻r8的第一端和第五电阻r5的第二端互连构成输入输出模块30的信号接收端rxd1，第六电阻r6的第二端与电源转换模块40的第一电源输出端vdd1连接，第二开关管q2的受控端与第七电阻r7的第一端连接，第七电阻r7的第二端和第八电阻r8的第二端均与电源转换模块40的第二电源输出端vdd2连接。

本实施例中，输入输出模块30包括两路并列的异步收发通道，在电源转换模块40正常工作时，第一开关管q1和第二开关管q2导通，输入输出模块30传递的数字指令可通过第一开关管q1和第二开关管q2进行发送和接收，当电源转换模块40非正常工作，例如麦克风接口50未输入电源信号，或者电源转换模块40失效，第一开关管q1和第二开关管q2关断，输入输出模块30传递的数字指令可通过第一电阻r1和第五电阻r5进行发送和接收，从而可提高离线语音麦克风100的适用环境以及可靠性。

语音处理模块20可为控制器或者处理器，在一个实施例中，语音处理模块20包括离线语音dsp单元，离线语音dsp单元的具体型号可根据功能需求和对应设计，例如wox系列的语音dsp单元，wox系列的语音dsp单元可进行对远场语音的拾取、降噪、波束形成，支持唤醒词，多达100条的控制命令词，可以支持家电设备、可穿戴设备、汽车电子设备等多种应用场景。

本申请通过语音拾取模块10、语音处理模块20、电源转换模块40、输入输出模块30和麦克风接口50组成离线语音麦克风100，语音拾取模块10拾取远场语音，语音处理模块20对远场语音进行语音处理并将处理后的远场语音与预设语音数据库进行配对，并输出与远场语音对应的控制指令，输入输出模块30将控制指令转换为预设的数字指令至麦克风接口50，并经麦克风接口50发送至设备本体200以唤醒或者控制设备本体200工作，离线语音麦克风100通过麦克风接口50可直接与设备本体200连接，远场语音设备无需设计额外的语音交互结构，从而降低远场语音设备的语音交互的设计成本。

如图4和图5所示，在一个实施例中，离线语音麦克风100还包括用于指示电源转换模块40上电的指示模块60，指示模块60包括第九电阻r9和发光二极管d1；

第九电阻r9的第一端与电源转换模块40的第二电源输出端vdd2连接，第九电阻r9第二端与发光二极管d1的阳极连接，发光二极管d1的阴极接地，当电源转换模块40上电时，指示模块60中的发光二极管d1通电亮灯，起到指示作用。

请继续参阅图4，为了提高语音处理模块20的存储能力和功能，在一个实施例中，离线语音麦克风100还包括用于存储预设语音数据库的存储器70，存储器70可为ram、rom或者flash等存储器。

如图6所示，本实用新型还提出一种远场语音设备，该远场语音设备包括设备本体200和离线语音麦克风100，该离线语音麦克风100的具体结构参照上述实施例，由于本远场语音设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，设备本体200与离线语音麦克风100电性连接，本实施例中，设备本体200通过连接离线语音麦克风100实现远场语音控制，根据远场语音对设备本体200进行相应唤醒或者控制，在一个实施例中，设备本体200可为家电设备、可穿戴设备、汽车电子设备中的至少一者，例如led灯、耳机和车载空调，离线语音麦克风可直接安装在led灯上，用户发出远场语音通过离线语音麦克风100进行灯光调节、开启或者关闭led等工作。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。