一種基于手勢與語音控制的智能led臺燈及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈及其控制方法，該智能LED臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)由傳感器模塊、電源模塊、LED矩陣和控制模塊組成，傳感器模塊包括駐極體拾音器、手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器，LED矩陣包括LED驅(qū)動器和高亮暖白光LED，控制模塊包括微處理器和語音識別芯片，電源模塊和控制模塊位于底座中，駐極體拾音器和亮度傳感器位于支架前方，LED矩陣位于燈頭下方，手勢傳感器模塊和人體紅外感傳感器位于燈頭前方，LED臺燈具有兩種控制方法，一為自動工作模式，二為人機(jī)交互模式。本發(fā)明控制方便、智能化、人性化、自動節(jié)能。
【專利說明】一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED燈【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的臺燈控制裝置是由普通的按鈕開關(guān)構(gòu)成或觸摸控制開關(guān)。開關(guān)燈時，要人的手去按動按鈕開關(guān)或去觸碰或觸摸控制開關(guān)才能將燈打開或關(guān)閉，可以說開燈關(guān)燈都十分不方便。尤其是在黑暗的時候要正確找臺燈的位置并開燈是十分不方便的。另外，當(dāng)手上沾有水的時候去按動開關(guān)，往往也會導(dǎo)致失靈。還有臺燈的亮度調(diào)節(jié)等級一般只有兩級，亮度突變太大，不能按需調(diào)節(jié)，人性化不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種控制方便、智能化、人性化、自動節(jié)能的基于手勢與語音控制的智能LED臺燈及其控制方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征在于:臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)由傳感器模塊、電源模塊、LED矩陣和控制模塊組成；
[0006]傳感器模塊包括駐極體拾音器、手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器；
[0007]電源模塊包括電源控制器；
[0008]LED矩陣包括LED驅(qū)動器和高亮暖白光LED ；
[0009]控制模塊包括微處理器和語音識別芯片；
[0010]駐極體拾音器接收外部的聲音信號并輸出到語音識別芯片，微處理器控制語音識別芯片將聲音信號與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對成功則執(zhí)行臺燈控制指令；
[0011]手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器分別將捕獲到的手勢信號、人體紅外信號、臺燈的亮度信號輸出到微處理器；
[0012]微處理器對上述各輸入信號進(jìn)行分析和處理后輸出控制命令到LED驅(qū)動器，LED驅(qū)動器驅(qū)動高亮暖白光LED ；
[0013]電源模塊對臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)提供工作電源。
[0014]駐極體拾音器和亮度傳感器安裝在臺燈支架前方，手勢傳感器模塊和人體紅外感傳感器安裝在燈頭前方，LED矩陣安裝在燈頭下方，電源模塊和控制模塊安裝在臺燈底座中。
[0015]所述駐極體拾音器米用52D。
[0016]所述手勢傳感器模塊包括手勢傳感器電路、紅外接收管電路、第一紅外發(fā)射管電路、第二紅外發(fā)射管電路、第三紅外發(fā)射管電路、第四紅外發(fā)射管電路、第五紅外發(fā)射管電路；[0017]所述手勢傳感器電路的手勢傳感器ICl采用SI1102芯片，該芯片的TXGD引腳、VSS引腳、FR引腳接地GND，VDD弓丨腳連接電源VCC，SREN弓丨腳連接電阻R14的一端，電阻R14的另一端接地GND ；PRX引腳輸出脈沖信號到微處理器；電阻R13與電容C4形成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路與電容C2、電容C3相互并聯(lián)在電源VCC與地GND之間；紅外發(fā)射二極管D6正極連接在電阻R13與電容C4之間，負(fù)極連接手勢傳感器ICl的TXO引腳；
[0018]所述紅外接收管電路為紅外接收管IRl的VCC引腳連接電阻R7的一端、OUT引腳連接電阻R8的一端、OUT引腳同時輸出信號到微處理器、GND引腳接地GND ;電阻R7的另一端連接電源VCC ;電阻R8的另一端接電源VCC ;電容Cl并聯(lián)在VCC引腳和GND引腳之間；
[0019]第一紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Ql的基極連接電阻Rl的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻Rl的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管Dl的正極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電源VCC ；
[0020]第二紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q2的基極連接電阻R3的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D2的負(fù)極；電阻R3的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D2的正極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電源VCC ；
[0021]第三紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q3的基極連接電阻R6的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D3的負(fù)極；電阻R6的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D3的正極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接電源VCC ；
[0022]第四紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q4的基極連接電阻RlO的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻RlO的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D4的正極連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接電源VCC ；
[0023]第五紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q5的基極連接電阻R12的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D5的負(fù)極；電阻R12的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D5的正極連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端連接電源VCC ；
[0024]所述紅外接收管IRl采用38kHz紅外接收管IRM_H238_TR2，紅外發(fā)射二極管Dl、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5、紅外發(fā)射二極管D6均采用940nm窄輻射角紅外發(fā)射二極管IR26-21C。
[0025]所述人體紅外感傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器RE200B。
[0026]所述微處理器為高性能、低功耗32位微處理器，語音識別芯片采用語音控制芯片LD3320。
[0027]所述LED臺燈有兩種控制方法，其一為自動模式，其二為人機(jī)交互模式；
[0028]所述自動模式為:當(dāng)LED臺燈處在自動模式時，人體紅外感傳感器處在間歇工作狀態(tài)，人體紅外感傳感器一旦檢測到人體的紅外信號，即將該紅外信號傳送至微處理器，微處理器收到該紅外信號后，啟動亮度傳感器采集亮度信號，亮度傳感器將亮度信號傳送給微處理器進(jìn)行分析處理，若亮度信號低于預(yù)設(shè)值時，微處理器發(fā)出開燈信號到LED驅(qū)動器，驅(qū)動LED矩陣點(diǎn)亮；亮度傳感器采集亮度信號并傳送給微處理器調(diào)節(jié)亮度使其穩(wěn)定在設(shè)定值內(nèi)；人體紅外感傳感器一旦檢測不到人體的紅外信號超過設(shè)定時間時，LED臺燈自動關(guān)閉，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；
[0029]所述人機(jī)交互模式為:當(dāng)LED臺燈處在人機(jī)交互模式時，語音識別芯片和手勢傳感器處在間歇工作狀態(tài)；當(dāng)駐極體拾音器接收到聲音后，傳送至語音識別芯片將聲音與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，則將語音控制指令傳至微處理器處理，微處理器根據(jù)語音控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；或當(dāng)手勢傳感器捕獲到一個手勢動作信號后，傳至微處理器，微處理器將手勢動作信號與手勢控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，微處理器根據(jù)手勢控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；LED臺燈點(diǎn)亮后，人體紅外感傳感器處在工作狀態(tài)，若在設(shè)定時間內(nèi)沒有檢測到人體紅外信號，LED臺燈熄滅并記錄熄滅前的工作狀態(tài)，進(jìn)入人機(jī)交互模式的待機(jī)狀態(tài)。
[0030]所述手勢動作信號的捕獲方法為:紅外接收管IRl和紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5以十字型組合在一起，紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5分別位于十字型的四個端點(diǎn)和中心處，用于向手勢動作識別區(qū)發(fā)射5種不同編碼的38kHz紅外載波；紅外接收管IRl位于十字型的中心，用于接收來自手勢動作識別區(qū)反射回來的不同編碼的38kHz紅外載波組合從而得出不同的手勢滑動信號，紅外接收管IRl將該手勢滑動信號發(fā)送到微處理器進(jìn)行解碼，輸出手勢控制指令到LED驅(qū)動器；
[0031]手勢傳感器ICl與紅外發(fā)射二極管D6位于上述十字型中心，紅外發(fā)射二極管D6發(fā)射特定調(diào)制頻率的紅外脈沖，此紅外脈沖經(jīng)人手反射后被手勢傳感器ICI捕獲，手勢傳感器ICI將輸出一個與發(fā)射到捕獲的時間相同的高電平脈沖到微處理器，微處理器通過不斷分析此脈沖寬度長短的變化，得出人手與手勢傳感器ICi的實(shí)時距離變化從而輸出相應(yīng)的手勢控制指令到LED驅(qū)動器；
[0032]手勢控制指令有手在手勢動作識別區(qū)內(nèi)的左、右、上、下、靠近和遠(yuǎn)離共六種基本指令，還有左、右、上、下四種基本指令分別兩兩組合的多種組合指令。
[0033]接收到聲音后，傳送至語音識別芯片將聲音與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，則將語音控制指令傳至微處理器處理，微處理器根據(jù)語音控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；或當(dāng)手勢傳感器捕獲到一個手勢動作信號后，傳至微處理器，微處理器將手勢動作信號與手勢控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，微處理器根據(jù)手勢控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；LED臺燈點(diǎn)亮后，人體紅外感傳感器處在工作狀態(tài)，若在設(shè)定時間內(nèi)沒有檢測到人體紅外信號，LED臺燈熄滅并記錄熄滅前的工作狀態(tài)，進(jìn)入人機(jī)交互模式的待機(jī)狀態(tài)。
[0034]所述手勢動作信號的捕獲方法為:紅外接收管IRl和紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5以十字型組合在一起，紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5分別位于十字型的四個端點(diǎn)和中心處，用于向手勢動作識別區(qū)發(fā)射5種不同編碼的38kHz紅外載波；紅外接收管IRl位于十字型的中心，用于接收來自手勢動作識別區(qū)反射回來的不同編碼的38kHz紅外載波組合從而得出不同的手勢滑動信號，紅外接收管IRl將該手勢滑動信號發(fā)送到微處理器進(jìn)行解碼，得到相對應(yīng)的手勢控制指令，然后輸出控制指令到LED驅(qū)動器；
[0035]手勢傳感器ICl與紅外發(fā)射二極管D6位于上述十字型中心，紅外發(fā)射二極管D6發(fā)射特定調(diào)制頻率的紅外脈沖，此紅外脈沖經(jīng)人手反射后被手勢傳感器ICI捕獲，手勢傳感器ICI將輸出一個與發(fā)射到捕獲的時間相同的高電平脈沖到微處理器，微處理器通過不斷分析此脈沖寬度長短的變化，得出人手與手勢傳感器ICi的實(shí)時距離變化從而輸出相應(yīng)的手勢控制指令到LED驅(qū)動器；
[0036]手勢控制指令有手在手勢動作識別區(qū)內(nèi)的左、右、上、下、靠近和遠(yuǎn)離共六種基本指令，還有左、右、上、下四種基本指令分別兩兩組合的多種組合指令。
[0037]本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:能夠按需調(diào)節(jié)任意檔位的臺燈亮度，實(shí)現(xiàn)臺燈的手勢、語音、自動控制和較遠(yuǎn)距離控制臺燈，結(jié)合人機(jī)交換模式，臺燈還能記錄關(guān)燈時的工作狀態(tài)，以便下次快速啟動，LED臺燈不僅科技感和人性化十足,還能智能節(jié)能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2是本發(fā)明一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的控制電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0040]圖3是本發(fā)明一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的控制流程圖。
[0041]圖4是本發(fā)明一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的手勢傳感器模塊電路原理圖。
圖5是本發(fā)明一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的手勢動作信號識別示意圖。
[0042]圖中:1——燈頭，2——支架，3——底座，4——手勢傳感器模塊，5——駐極體拾音器，6——人體紅外感傳感器，7——亮度傳感器，8——窄輻射角紅外光束，9——手勢動作識別區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合圖1至圖5對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0044]在圖1中，LED臺燈燈頭I的下方為LED矩陣，LED矩陣由20*4個5050高亮度暖白光LED和PT4115LED驅(qū)動電路組成。LED臺燈支架2的內(nèi)部有信號線和供電線，LED臺燈底座3內(nèi)部有電源模塊和控制模塊，LED臺燈燈頭I前方安裝有手勢傳感器模塊4和人體紅外感傳感器6，分別負(fù)責(zé)采集手勢命令和人體紅外信息，LED臺燈支架2前方的駐極體拾音器5和亮度傳感器7分別負(fù)責(zé)采集聲音信號和光照亮度。
[0045]如圖2所示，臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)由傳感器模塊、電源模塊、LED矩陣和控制模塊組成；傳感器模塊包括駐極體拾音器、手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器；電源模塊包括電源控制器；LED矩陣包括LED驅(qū)動器、高亮暖白光LED ;控制模塊包括微處理器、語音識別芯片；
[0046]駐極體拾音器接收外部的聲音信號并輸出到語音識別芯片，微處理器控制語音識別芯片將聲音信號與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對成功則輸出控制指令到微處理器；手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器分別將捕獲到的手勢信號、人體紅外信號、臺燈的亮度信號輸出到微處理器；微處理器對上述各輸入信號進(jìn)行分析和處理后輸出控制命令到LED驅(qū)動器，LED驅(qū)動器驅(qū)動高亮暖白光LED ;電源模塊對臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)提供工作電源。
[0047]所述人體紅外感傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器RE200B，它負(fù)責(zé)人體紅外信號的采集，將人體紅外信號轉(zhuǎn)換為一個2-5Hz的微變交變電壓信號，并通過高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器NE5532將微變交變電壓信號進(jìn)行放大，然后送到微處理器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。[0048]所述微處理器為高性能、低功耗32位微處理器STM32F103RBT6，語音識別芯片采用語音控制芯片LD3320。
[0049]LED臺燈的控制方法如圖3所示，LED臺燈一開機(jī)，便進(jìn)入命令等待模式，等待用戶輸入模式選擇命令，如果沒收到任何命令或錯誤命令，LED臺燈將一直待機(jī)。
[0050]如果用戶選擇自動模式，則進(jìn)入自動模式待機(jī)，人體紅外感傳感器處在間歇工作狀態(tài)，然后檢測LED臺燈前方附近是否有人，沒人就不開燈，繼續(xù)待機(jī)；一旦檢測到人體的紅外信號，即將該紅外信號傳送至微處理器，微處理器收到該紅外信號后，啟動亮度傳感器采集亮度信號并傳送給微處理器判斷環(huán)境亮度是否需要開燈，若亮度大于設(shè)定值，不需要開燈，繼續(xù)待機(jī)，若亮度小于設(shè)定值，則把LED點(diǎn)亮并自動調(diào)節(jié)亮度，使亮度到達(dá)設(shè)定值并保持，并在設(shè)定的時間段內(nèi)檢測是否還有人，沒人則關(guān)燈然后進(jìn)入待機(jī)，若還有人，則按亮度設(shè)定值調(diào)節(jié)或保持現(xiàn)有亮度。
[0051]如果用戶選擇人機(jī)交互模式，則進(jìn)入人機(jī)交互模式待機(jī)，語音識別芯片和手勢傳感器處在間歇工作狀態(tài)，等待接受語音控制命令或手勢控制命令，若沒收到任何命令或比對命令失敗，則重新等待接受命令；當(dāng)駐極體拾音器接收到聲音動作信號后，傳送至語音識別芯片將聲音動作信號與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，則將語音控制指令傳至微處理器處理，微處理器執(zhí)行所匹配的控制命令控制LED臺燈；或當(dāng)手勢傳感器捕獲到一個手勢動作信號后，傳至微處理器，微處理器將手勢動作信號與手勢控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，微處理器執(zhí)行所匹配的控制命令控制LED臺燈；執(zhí)行控制命令后，保持LED臺燈的工作狀態(tài)，并等待新的控制命令的到來，若有新的控制命令的到來，則執(zhí)行新命令去控制臺燈狀態(tài)，人體紅外感傳感器若在設(shè)定時間內(nèi)沒有檢測到人體紅外信號，LED臺燈熄滅并記錄熄滅前的工作狀態(tài)，進(jìn)入人機(jī)交互模式的待機(jī)狀態(tài)，如果檢測到有人，則保持臺燈狀態(tài)。
[0052]所述駐極體拾音器采用52D。
[0053]手勢傳感器模塊的電路如圖4所示，包括手勢傳感器電路、紅外接收管電路、第一紅外發(fā)射管電路、第二紅外發(fā)射管電路、第三紅外發(fā)射管電路、第四紅外發(fā)射管電路、第五紅外發(fā)射管電路；
[0054]所述手勢傳感器電路的手勢傳感器ICl采用SI1102芯片，該芯片的TXGD引腳、VSS引腳、FR引腳接地GND，VDD弓丨腳連接電源VCC，SREN弓丨腳連接電阻R14的一端，電阻R14的另一端接地GND ；PRX引腳輸出脈沖信號到微處理器；電阻R13與電容C4形成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路與電容C2、電容C3相互并聯(lián)在電源VCC與地GND之間；紅外發(fā)射二極管D6正極連接在電阻R13與電容C4之間，負(fù)極連接手勢傳感器ICl的TXO引腳；
[0055]所述紅外接收管電路為紅外接收管IRl的VCC引腳連接電阻R7的一端、OUT引腳連接電阻R8的一端、OUT引腳輸出信號到微處理器、GND引腳接地GND ;電阻R7的另一端連接電源VCC;電阻R8的另一端接電源VCC;電容Cl并聯(lián)在VCC引腳和GND引腳之間；
[0056]第一紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Ql的基極連接電阻Rl的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻Rl的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管Dl的正極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電源VCC ；
[0057]第二紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q2的基極連接電阻R3的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D2的負(fù)極；電阻R3的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D2的正極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電源VCC ；
[0058]第三紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q3的基極連接電阻R6的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D3的負(fù)極；電阻R6的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D3的正極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接電源VCC ；
[0059]第四紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q4的基極連接電阻RlO的一端，發(fā)射極接地GND,集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻RlO的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D4的正極連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接電源VCC ；
[0060]第五紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q5的基極連接電阻R12的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D5的負(fù)極；電阻R12的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D5的正極連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端連接電源VCC ；
[0061]紅外接收管IRl采用38kHz紅外接收管IRM_H238_TR2，紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5、紅外發(fā)射二極管D6均采用940nm窄輻射角紅外發(fā)射二極管IR26-21C。
[0062]結(jié)合圖4和圖5，所述手勢動作信號的捕獲方法為:紅外接收管IRl和紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5以十字型組合在一起，紅外發(fā)射二極管Dl位于十字上部端點(diǎn)，紅外發(fā)射二極管D2位于十字中心、紅外發(fā)射二極管D3位于十字左邊端點(diǎn)、紅外發(fā)射二極管D4位于十字右邊端點(diǎn)、紅外發(fā)射二極管D5位于十字下部端點(diǎn)，用于向手勢動作識別區(qū)9發(fā)射5種不同編碼的38kHz紅外載波窄輻射角紅外光束8 ;紅外接收管IRl位于十字型的中心，用于接收來自手勢動作識別區(qū)9反射回來的不同編碼的38kHz紅外載波組合從而得出不同的手勢滑動信號，紅外接收管IRl將該手勢滑動信號發(fā)送到微處理器進(jìn)行解碼，輸出對應(yīng)的手勢控制指令到LED驅(qū)動器；
[0063]手勢傳感器ICl與紅外發(fā)射二極管D6位于上述十字型中心，紅外發(fā)射二極管D6發(fā)射特定調(diào)制頻率的紅外脈沖，此紅外脈沖經(jīng)人手反射后被手勢傳感器ICI捕獲，手勢傳感器ICI將輸出一個與發(fā)射到捕獲的時間相同的高電平脈沖到微處理器，微處理器通過不斷分析此脈沖寬度長短的變化，得出人手與手勢傳感器ICi的實(shí)時距離變化從而輸出相應(yīng)的手勢控制指令到LED驅(qū)動器；
[0064]手勢控制指令有手在手勢動作識別區(qū)內(nèi)的左、右、上、下、靠近和遠(yuǎn)離共六種基本指令，還有左、右、上、下四種基本指令分別兩兩組合的多種組合指令。
【權(quán)利要求】
1.一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征在于:臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)由傳感器模塊、電源模塊、LED矩陣和控制模塊組成； 傳感器模塊包括駐極體拾音器、手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器； 電源模塊包括電源控制器； LED矩陣包括LED驅(qū)動器和高亮暖白光LED ； 控制模塊包括微處理器和語音識別芯片； 駐極體拾音器接收外部的聲音信號并輸出到語音識別芯片，微處理器控制語音識別芯片將聲音信號與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對成功則執(zhí)行臺燈控制指令； 手勢傳感器模塊、人體紅外感傳感器、亮度傳感器分別將捕獲到的手勢信號、人體紅外信號、臺燈的亮度信號輸出到微處理器； 微處理器對上述各輸入信號進(jìn)行分析和處理后輸出控制命令到LED驅(qū)動器，LED驅(qū)動器驅(qū)動高亮暖白光LED ； 電源模塊對臺燈的整體控制結(jié)構(gòu)提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征是:駐極體拾音器和亮度傳感器安裝在臺燈支架前方，手勢傳感器模塊和人體紅外感傳感器安裝在燈頭前方，LED矩陣安裝在燈頭下方，電源模塊和控制模塊安裝在臺燈底座中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征是:所述駐極體拾音器米用52D。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征是:所述手勢傳感器模塊包括手勢傳感器電路、紅外接收管電路、第一紅外發(fā)射管電路、第二紅外發(fā)射管電路、第三紅外發(fā)射管電路、第四紅外發(fā)射管電路、第五紅外發(fā)射管電路； 所述手勢傳感器電路的手勢傳感器ICl采用SI1102芯片，該芯片的TXGD引腳、VSS引腳、FR引腳接地GND，VDD引腳連接電源VCC，SREN引腳連接電阻R14的一端，電阻R14的另一端接地GND ；PRX引腳輸出脈沖信號到微處理器；電阻R13與電容C4形成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路與電容C2、電容C3相互并聯(lián)在電源VCC與地GND之間；紅外發(fā)射二極管D6正極連接在電阻R13與電容C4之間，負(fù)極連接手勢傳感器ICl的TXO引腳； 所述紅外接收管電路為紅外接收管IRl的VCC引腳連接電阻R7的一端、OUT引腳連接電阻R8的一端、OUT引腳同時輸出信號到微處理器、GND引腳接地GND ;電阻R7的另一端連接電源VCC ;電阻R8的另一端接電源VCC ;電容Cl并聯(lián)在VCC引腳和GND引腳之間； 第一紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Ql的基極連接電阻Rl的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻Rl的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管Dl的正極連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電源VCC ； 第二紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q2的基極連接電阻R3的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D2的負(fù)極；電阻R3的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D2的正極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電源VCC ； 第三紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q3的基極連接電阻R6的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D3的負(fù)極；電阻R6的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D3的正極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接電源VCC ； 第四紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q4的基極連接電阻RlO的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管Dl的負(fù)極；電阻RlO的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D4的正極連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接電源VCC ； 第五紅外發(fā)射管電路為NPN型三極管Q5的基極連接電阻R12的一端，發(fā)射極接地GND，集電極連接紅外發(fā)射二極管D5的負(fù)極；電阻R12的另一端連接微處理器；紅外發(fā)射二極管D5的正極連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端連接電源VCC ； 所述紅外接收管IRl采用38kHz紅外接收管IRM_H238_TR2，紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5、紅外發(fā)射二極管D6均采用940nm窄輻射角紅外發(fā)射二極管IR26-21C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征是:所述人體紅外感傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器RE200B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈，其特征是:所述微處理器為高性能、低功耗32位微處理器，語音識別芯片采用語音控制芯片LD3320。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的控制方法，其特征是，所述LED臺燈有兩種控制方法，其一為自動模式，其二為人機(jī)交互模式； 所述自動模式為:當(dāng)LED臺燈處在自動模式時，人體紅外感傳感器處在間歇工作狀態(tài)，人體紅外感傳感器一旦檢測到人體的紅外信號，即將該紅外信號傳送至微處理器，微處理器收到該紅外信號后，啟動亮度傳感器采集亮度信號，亮度傳感器將亮度信號傳送給微處理器進(jìn)行分析處理，若亮度信號低于預(yù)設(shè)值時，微處理器發(fā)出開燈信號到LED驅(qū)動器，驅(qū)動LED矩陣點(diǎn)亮； 亮度傳感器采集亮度信號并傳送給微處理器調(diào)節(jié)亮度使其穩(wěn)定在設(shè)定值內(nèi)；人體紅外感傳感器一旦檢測不到人體的紅外信號超過設(shè)定時間時，LED臺燈自動關(guān)閉，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)； 所述人機(jī)交互模式為:當(dāng)LED臺燈處在人機(jī)交互模式時，語音識別芯片和手勢傳感器處在間歇工作狀態(tài)；當(dāng)駐極體拾音器接收到聲音后，傳送至語音識別芯片將聲音與語音控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，則將語音控制指令傳至微處理器處理，微處理器根據(jù)語音控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；或當(dāng)手勢傳感器捕獲到一個手勢動作信號后，傳至微處理器，微處理器將手勢動作信號與手勢控制指令進(jìn)行比對，若比對識別成功，微處理器根據(jù)手勢控制指令驅(qū)動LED驅(qū)動器作出相應(yīng)的運(yùn)作；LED臺燈點(diǎn)亮后，人體紅外感傳感器處在工作狀態(tài)，若在設(shè)定時間內(nèi)沒有檢測到人體紅外信號，LED臺燈熄滅并記錄熄滅前的工作狀態(tài)，進(jìn)入人機(jī)交互模式的待機(jī)狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于手勢與語音控制的智能LED臺燈的控制方法，其特征是，所述手勢動作信號的捕獲方法為:紅外接收管IRl和紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5以十字型組合在一起，紅外發(fā)射二極管D1、紅外發(fā)射二極管D2、紅外發(fā)射二極管D3、紅外發(fā)射二極管D4、紅外發(fā)射二極管D5分別位于十字型的四個端點(diǎn)和中心處，用于向手勢動作識別區(qū)發(fā)射5種不同編碼的38kHz紅外載波；紅外接收管IRl位于十字型的中心，用于接收來自手勢動作識別區(qū)反射回來的不同編碼的38kHz紅外載波組合從而得出不同的手勢滑動信號，紅外接收管IRl將該手勢滑動信號發(fā)送到微處理器進(jìn)行解碼，輸出手勢控制指令到LED驅(qū)動器； 手勢傳感器ICl與紅外發(fā)射二極管D6位于上述十字型中心,紅外發(fā)射二極管D6發(fā)射特定調(diào)制頻率的紅外脈沖，此紅外脈沖經(jīng)人手反射后被手勢傳感器ICl捕獲，手勢傳感器ICI將輸出一個與發(fā)射到捕獲的時間相同的高電平脈沖到微處理器，微處理器通過不斷分析此脈沖寬度長短的變化，得出人手與手勢傳感器ICI的實(shí)時距離變化從而輸出相應(yīng)的手勢控制指令到LED驅(qū)動器； 手勢控制指令有手在手勢動作識別區(qū)內(nèi)的左、右、上、下、靠近和遠(yuǎn)離共六種基本指令，還有左、右、上、下四種基本指令分別兩兩組合的多種組合指令。
【文檔編號】H05B37/02GK103987169SQ201410200115
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】陸翔, 吳釗華, 劉興忠, 藍(lán)培娜, 黃子轟 申請人:廣西大學(xué)