嵌入式便攜語(yǔ)音控制器及語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，包括電源管理模塊、語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊和無(wú)線通信模塊；電源管理模塊，分別與語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、無(wú)線通信模塊電連接；語(yǔ)音接收模塊，包括麥克風(fēng)及外圍電路；語(yǔ)音識(shí)別模塊，包括語(yǔ)音識(shí)別電路、微處理器和語(yǔ)音反饋電路，語(yǔ)音識(shí)別電路分別與語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音反饋電路和微處理器電連接；無(wú)線通信模塊，包括RF信號(hào)天線、射頻芯片及外圍電路，RF信號(hào)天線與射頻芯片電連接，射頻芯片通過(guò)串口與微處理電連接。本發(fā)明能夠支持多種無(wú)線通信協(xié)議，并能夠較好地集成到整個(gè)智能家居系統(tǒng)中，能夠通過(guò)語(yǔ)音對(duì)室內(nèi)所有可控家電設(shè)備進(jìn)行控制。
【專利說(shuō)明】嵌入式便攜語(yǔ)音控制器及語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于語(yǔ)音控制技術(shù)，具體涉及一種嵌入式便攜語(yǔ)音控制器及語(yǔ)音識(shí)別的智能豕居系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，智能家居慢慢地走入了老百姓的日常生活中，而智能家居控制作為智能家居最核心部分，其發(fā)展更加讓人矚目。但是傳統(tǒng)的智能家居控制技術(shù)都存在一定的局限性，過(guò)于依賴于人的雙手操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)部的可控設(shè)備控制，人們的雙手始終沒有徹底解放出來(lái)，仍然需要采用雙手的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各種控制，低成本的語(yǔ)音控制技術(shù)的研發(fā)成了打破傳統(tǒng)控制方式的關(guān)鍵。
[0003]如中國(guó)專利文獻(xiàn)記載的“一種基于藍(lán)牙傳輸?shù)闹悄芗揖诱Z(yǔ)音控制系統(tǒng)”，其申請(qǐng)?zhí)枮?01010613385.0，該專利提供了一種手機(jī)終端采用藍(lán)牙技術(shù)來(lái)對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行控制的方案，但是此系統(tǒng)只支持藍(lán)牙通訊協(xié)議，無(wú)法與其他智能家居系統(tǒng)進(jìn)行融合。
[0004]又如中國(guó)專利文獻(xiàn)記載的“基于語(yǔ)音識(shí)別的智能家居的系統(tǒng)”，其申請(qǐng)?zhí)枮?0110408542.9，該專利提供了一種基于ARM和DSP的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行控制的方案，但是此系統(tǒng)沒能解決無(wú)線傳感網(wǎng)與Internet間的互聯(lián)互通問題，不能很好地集成到整個(gè)智能家居系統(tǒng)中，不便于用戶使用，且設(shè)備成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種嵌入式便攜語(yǔ)音控制器及語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，能支持多種無(wú)線通信協(xié)議，能較好地集成到整個(gè)智能家居系統(tǒng)中，能通過(guò)語(yǔ)音對(duì)室內(nèi)所有可控家電設(shè)備進(jìn)行控制。
[0006]本發(fā)明所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，包括電源管理模塊、語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊和無(wú)線通信模塊；
所述電源管理模塊，分別與語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、無(wú)線通信模塊電連接，為語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊和無(wú)線通信模塊提供正常的工作電壓；
所述語(yǔ)音接收模塊，包括麥克風(fēng)及外圍電路，用于接收用戶輸出的語(yǔ)音信息；
所述語(yǔ)音識(shí)別模塊，包括語(yǔ)音識(shí)別電路、微處理器和語(yǔ)音反饋電路，所述語(yǔ)音識(shí)別電路分別與語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)音反饋電路和微處理器電連接，用于識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)設(shè)備的控制指令；
所述無(wú)線通信模塊，包括RF信號(hào)天線、射頻芯片及外圍電路，所述RF信號(hào)天線與射頻芯片電連接，射頻芯片通過(guò)串口與微處理電連接，用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)微處理器輸出的控制指令。
[0007]所述微處理器采用STM32F103RX處理器；所述語(yǔ)音識(shí)別電路采用語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320。
[0008]所述射頻芯片采用cc2430芯片。[0009]所述語(yǔ)音反饋電路采用內(nèi)磁式喇叭，所述內(nèi)磁式喇叭的控制端與所述語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320的I/O 口連接。
[0010]還包括按鍵模塊，包括一個(gè)雙向開關(guān)和觸感按鍵，與微處理器電連接，用于語(yǔ)音檢測(cè)模式的切換和按鍵檢測(cè)的啟動(dòng)。
[0011 ] 所述電源管理模塊包括鋰電池充放電管理電路、鋰電池充放電保護(hù)電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，所述鋰電池充放電管理電路和鋰電池充放電保護(hù)電路并聯(lián)后與電壓轉(zhuǎn)換電路連接；
所述鋰電池充放電管理電路采用MAX1555芯片；
所述鋰電池充放電保護(hù)電路采用FS8820P芯片；
所述電壓轉(zhuǎn)換電路采用MAX8881芯片。
[0012]本發(fā)明所述的語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，包括上述所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器、家庭網(wǎng)關(guān)和至少兩個(gè)可控家電設(shè)備，所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)與各可控家電設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信；
所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器接收、識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)可控家電設(shè)備的控制指令，該控制指令經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0013]所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器通過(guò)無(wú)線通信模塊根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議對(duì)控制指令進(jìn)行打包處理并發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)，經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0014]所述無(wú)線通信協(xié)議包括zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11和wipa中的一種或多種。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):采用高準(zhǔn)確度語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320和STM32F103RX處理器進(jìn)行語(yǔ)音的采集和識(shí)別處理，針對(duì)非特定人的語(yǔ)音識(shí)別更加準(zhǔn)確，功能更全面，采用低功耗技術(shù)便于用戶隨身攜帶，射頻芯片采用CC2430芯片，支持多種無(wú)線通信協(xié)議，可與家庭多協(xié)議網(wǎng)關(guān)通信，便于接入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的無(wú)線語(yǔ)音控制，將人的雙手徹底解放出來(lái)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
如圖1所示的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，包括電源管理模塊3、語(yǔ)音接收模塊1、語(yǔ)音識(shí)別模塊2和無(wú)線通信模塊4 ；
所述電源管理模塊3，分別與語(yǔ)音接收模塊1、語(yǔ)音識(shí)別模塊2、無(wú)線通信模塊4電連接，為語(yǔ)音接收模塊1、語(yǔ)音識(shí)別模塊2和無(wú)線通信模塊4提供正常的工作電壓；
所述語(yǔ)音接收模塊1，包括麥克風(fēng)及外圍電路，用于接收用戶輸出的語(yǔ)音信息；
所述語(yǔ)音識(shí)別模塊2，包括語(yǔ)音識(shí)別電路、微處理器和語(yǔ)音反饋電路，所述語(yǔ)音識(shí)別電路分別與語(yǔ)音接收模塊1、語(yǔ)音反饋電路和微處理器電連接，用于識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)設(shè)備的控制指令；
所述無(wú)線通信模塊4，包括RF信號(hào)天線、射頻芯片及外圍電路，所述RF信號(hào)天線與射頻芯片電連接，射頻芯片通過(guò)串口與微處理電連接，用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)微處理器輸出的控制指令。
[0018]還包括按鍵模塊5，包括一個(gè)雙向開關(guān)和觸感按鍵，與微處理器電連接，用于語(yǔ)音檢測(cè)模式的切換和按鍵檢測(cè)的啟動(dòng)。
[0019]所述微處理器采用STM32F103RX處理器；該芯片為32位標(biāo)準(zhǔn)RISC (精簡(jiǎn)指令集)處理器在通常8位和16為系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上發(fā)揮ARM內(nèi)核的高性能，內(nèi)部集成了 Flash存儲(chǔ)、SRAM、豐富的I/O接口和先進(jìn)的中斷響應(yīng)系統(tǒng)，更加適用于嵌入式低功耗設(shè)備中。
[0020]所述語(yǔ)音識(shí)別電路采用語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320。LD3320芯片集成了語(yǔ)音識(shí)別處理器和一些外部電路，包括AD、DA轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等，此芯片不需要外接任何的輔助芯片如Flash、RAM等，即可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別/聲控/人機(jī)對(duì)話功能，與此同時(shí)其識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表是可以任意動(dòng)態(tài)編輯的。
[0021]所述語(yǔ)音反饋電路采用內(nèi)磁式喇叭，所述內(nèi)磁式喇叭的控制端與所述語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320的I/O 口連接。
[0022]所述射頻芯片采用cc2430芯片，該芯片具有高性能低功耗的特點(diǎn)，工作在2.4GHzISM波段，帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，以及I個(gè)符合IEEE 802.15.4規(guī)范的MAC計(jì)時(shí)器，cc2430串口與處理器串口相接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，基本的外圍電路保證cc2430芯片正常工作，指示燈對(duì)通信情況進(jìn)行提示，射頻天線對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行接收和發(fā)送，cc2430通過(guò)串口接收微處理器的數(shù)據(jù)，無(wú)線通信模塊根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議(比如:zigbee、6L0WPan、802.15.4,802.11、wipa)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的控制。
[0023]所述電源管理模塊3包括鋰電池充放電管理電路、鋰電池充放電保護(hù)電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，所述鋰電池充放電管理電路和鋰電池充放電保護(hù)電路并聯(lián)后與電壓轉(zhuǎn)換電路連接；所述鋰電池充放電管理電路采用MAX1555芯片來(lái)完成對(duì)鋰電池的充電管理；所述鋰電池充放電保護(hù)電路采用FS8820P芯片；所述電壓轉(zhuǎn)換電路采用MAX8881芯片。由于嵌入式便攜語(yǔ)音控制器所用直流電壓為3.3V，而鋰電池輸入直流電壓為OV-4.2V，因此采用MAX8881芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。
[0024]本發(fā)明所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器有兩種語(yǔ)音信息檢測(cè)方式:口令檢測(cè)、按鍵檢測(cè)，用戶可手動(dòng)按鍵模塊5選擇。
[0025](I) 口令檢測(cè):兩條指令控制一個(gè)動(dòng)作，只有口令說(shuō)完之后的X秒內(nèi)說(shuō)出指令模塊才會(huì)識(shí)別，如果超過(guò)了 X秒就要重新說(shuō)口令了，這種模式很大程度上解決了因?yàn)槟K誤識(shí)別而造成電器誤動(dòng)作，可以設(shè)置識(shí)別到口令后發(fā)出提示音，提示用戶在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)說(shuō)出指令。
[0026]舉例:
大管家(口令開燈(X秒內(nèi)說(shuō)出)
大管家一關(guān)燈(X秒內(nèi)說(shuō)出)
這種模式很大程度上解決了因?yàn)槟K誤識(shí)別而造成電器誤動(dòng)作，可以設(shè)置識(shí)別到口令后發(fā)出提示音，提示用戶在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)說(shuō)出指令。
[0027](2)按鍵檢測(cè):每按一次按鈕X秒內(nèi)講出指令才能識(shí)別，X秒過(guò)后要重新按按鈕才能再次識(shí)別。
[0028]如圖2所示，一種語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，包括上述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器6、家庭網(wǎng)關(guān)7和至少兩個(gè)可控家電設(shè)備8，所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器6通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)7與各可控家電設(shè)備8進(jìn)行無(wú)線通信；
所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器6接收、識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)可控家電設(shè)備8的控制指令，該控制指令經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)7解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備8執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0029]所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器6通過(guò)無(wú)線通信模塊4根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議對(duì)控制指令進(jìn)行打包處理并發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)7，經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)7解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備8執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0030]所述無(wú)線通信協(xié)議包括zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11和wipa中的一種或多種。
[0031]嵌入式便攜語(yǔ)音控制器6的無(wú)線通信模塊4根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議(zigbee、6LowPan、802.15.4,802.ll、wipa)可與其它智能家居無(wú)線節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)，通過(guò)與家庭多協(xié)議網(wǎng)關(guān)通信，在家庭內(nèi)部組建無(wú)線傳感網(wǎng)，通過(guò)語(yǔ)音控制器就可以對(duì)智能家居內(nèi)部可控家電設(shè)備(比如:智能燈、空調(diào)、電視、窗簾、電飯煲、微波爐等)進(jìn)行語(yǔ)音控制，本發(fā)明采用便攜式和低功耗設(shè)計(jì)，用戶可以將設(shè)備隨身攜帶在室內(nèi)任意一個(gè)位置對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音控制。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:包括電源管理模塊(3)、語(yǔ)音接收模塊(I)、語(yǔ)音識(shí)別模塊(2)和無(wú)線通信模塊(4)； 所述電源管理模塊(3)，分別與語(yǔ)音接收模塊(I)、語(yǔ)音識(shí)別模塊(2)、無(wú)線通信模塊(4)電連接，為語(yǔ)音接收模塊(I)、語(yǔ)音識(shí)別模塊(2)和無(wú)線通信模塊(4)提供正常的工作電壓； 所述語(yǔ)音接收模塊(I )，包括麥克風(fēng)及外圍電路，用于接收用戶輸出的語(yǔ)音信息； 所述語(yǔ)音識(shí)別模塊(2)，包括語(yǔ)音識(shí)別電路、微處理器和語(yǔ)音反饋電路，所述語(yǔ)音識(shí)別電路分別與語(yǔ)音接收模塊(I)、語(yǔ)音反饋電路和微處理器電連接，用于識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)設(shè)備的控制指令； 所述無(wú)線通信模塊(4)，包括RF信號(hào)天線、射頻芯片及外圍電路，所述RF信號(hào)天線與射頻芯片電連接，射頻芯片通過(guò)串口與微處理電連接，用于接收和轉(zhuǎn)發(fā)微處理器輸出的控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:所述微處理器采用STM32F103RX處理器；所述語(yǔ)音識(shí)別電路采用語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:所述射頻芯片采用cc2430芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:所述語(yǔ)音反饋電路采用內(nèi)磁式喇叭，所述內(nèi)磁式喇叭的控制端與所述語(yǔ)音識(shí)別芯片LD3320的I/O 口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:還包括按鍵模塊(5)，包括一個(gè)雙向開關(guān)和觸感按鍵，與微處理器電連接，用于語(yǔ)音檢測(cè)模式的切換和按鍵檢測(cè)的啟動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器，其特征在于:所述電源管理模塊(3)包括鋰電池充放電管理電路、鋰電池充放電保護(hù)電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，所述鋰電池充放電管理電路和鋰電池充放電保護(hù)電路并聯(lián)后與電壓轉(zhuǎn)換電路連接； 所述鋰電池充放電管理電路采用MAX1555芯片； 所述鋰電池充放電保護(hù)電路采用FS8820P芯片； 所述電壓轉(zhuǎn)換電路采用MAX8881芯片。
7.一種語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:包括如權(quán)利要求1至6任一所述的嵌入式便攜語(yǔ)音控制器(6)、家庭網(wǎng)關(guān)(7)和至少兩個(gè)可控家電設(shè)備(8)，所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器(6 )通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)(7 )與各可控家電設(shè)備(8 )進(jìn)行無(wú)線通信； 所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器(6)接收、識(shí)別語(yǔ)音信息，并根據(jù)該語(yǔ)音信息輸出相應(yīng)可控家電設(shè)備(8 )的控制指令，該控制指令經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)(7 )解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備(8 )執(zhí)行相應(yīng)操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述嵌入式便攜語(yǔ)音控制器(6)通過(guò)無(wú)線通信模塊(4)根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議對(duì)控制指令進(jìn)行打包處理并發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)(7)，經(jīng)家庭網(wǎng)關(guān)(7)解析后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)可控家電設(shè)備(8)執(zhí)行相應(yīng)操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的語(yǔ)音識(shí)別的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線通信協(xié)議包括 zigbee、6LowPan、802.15.4、802.11 和 wipa 中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】H04L12/28GK103474071SQ201310420668
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】付蔚, 王平, 唐鵬光, 楊卓, 謝浩, 葛厚洋 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)