开关装置及其控制实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关装置及其控制实现方法，所述方法包括：检测到具有特定音频属性的控制音频，对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。在本发明实施例中，用户可使用拍手声音或其他具有特定音频属性的控制音频实现被控电器的开关控制，本发明实施例在具体实现过程中，不用采取语音识别技术，也非常规的声控开关，其具有高辨识度、高可靠性、高适应性、低成本的多重优点。
【专利说明】开关装置及其控制实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关【技术领域】，具体而言，涉及一种声光可控开关装置及其控制实现方法。
【背景技术】
[0002]通常，在学校、机关或厂矿等单位的公共场所、以及居民居住区的公共楼道里普遍使用机械手动开关进行灯光控制。但在实际使用当中，由于机械手动开关需要频繁地被人为拨动，以致此类开关的损坏率很高，既增大了维修量、浪费了资金，又容易存在事故隐患。并且，此类开关在使用过程中，容易因为用户的疏忽而导致忘记关灯，以致出现许多灯具处于长期点亮的情况，这样不但缩短了灯具的寿命，且又浪费了能源的消耗，为国家、单位、个人造成了不小的经济损失。
[0003]并且随着经济的快速增长，人们对生活的品质也在不断的提高，其对舒适、方便且高效的生活环境的渴望已经愈来愈强烈，例如，在居家方面，人们已经不再满足于仅通过手动方式进行室内灯光控制的方式，而更乐于通过声音对灯光实现非接触式的智能控制，大大提高生活的便利性、舒适性，并更进一步促进节能环保。
[0004]基于此，基于声音的开关控制系统应运而生，如现在市面上常见的声控开关、光控开关、声光组合控制开关以及语音识别控制开关。这些开关相比于传统的机械手动开关，给人们的日常生活带来一定的便利性，但本发明的发明人发现，这几种常规控制开关在具体使用过程，同样还存在着一些各自的弊端。
[0005]声控开关,是通过检测音源产生的一定响度的声音信号(任何声音都可触发灯具的点亮控制)，经声电转换器转换成微弱的电信号，并将该电信号经放大电路放大后送到处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，并最终利用该控制信号控制灯具点亮，同时时延电路工作，并且在达到设定时延后该时延电路即控制灯具熄灭。
[0006]光控开关，是利用光敏电阻等感光器件在强弱光线条件下阻值产生变化的特性，识别出不同环境的光线强弱，并最终利用光敏电阻的阻值变化而实现逻辑电路的开关，进而实现对灯具的开关控制，达到环境光线强度高时(如白天)灯具不点亮，无光亮或光线较弱时(如夜晚)灯具被点亮。
[0007]声光控开关,则是声控与光控的结合，可实现在光线充足时即使有声音也不将灯具点亮，光线较弱时可进行声控开灯以及延时关灯。声光控开关使得对灯具的控制更具智能化，是目前最为主流的一种方式，也是目前低功耗小夜灯所使用的一种主要方式。
[0008]可见，上述3种类型的控制开关都能对灯具类实现声音、光线或声音+光线的触发与控制，实现半智能化。其缺点在于:对于所述声光控开关而言，外部噪音也可触发开灯，并且在实际应用当中，其仅能通过时延电路采用延时的方式进行灯具关闭控制，灯具关闭后要重新控制灯具开启，则需要重新制造相应的声响以触发开启。虽然延时时间可调节，但当用户不想关闭或者想主动关闭时，无法满足用户要求。并且采用该方法，当应用该声光控开关进行开关控制的电器产品具有多个时，则有可能会导致开关误控制的产生，例如在用户家居环境之中，若客厅、卧室以及其他房间都安装了此类开关，当用户处于客厅位置并制造声响想要开启客厅灯具时，采用该方法则极有可能同时将卧室等其他房间的灯具点亮。
[0009]除此之外，当前还出现了采用语音识别控制开关进行控制的方式。语音识别控制开关是通过对用户发出的声音控制信号进行采集后做放大及相关预处理，并将处理后得到的信号发送至微处理器以将其与预先建立的声音模型进行对比，从而识别出具体的开关控制指令，然后据此对灯具等其他电器产品进行对应的开关控制。
[0010]通常而言，此类语音识别控制分为训练阶段和识别阶段:
训练阶段，用于建立识别基本单元的声学模型；
识别阶段，根据识别系统的类型选择能够满足要求的识别方法，采用语音分析方法分析出这种方法所要求的语音特征参数，按照一定的准则和测度与系统模型进行比较，通过判决得出识别结果，然后通过控制系统实现相应的控制功能。
[0011]当前，语音识别技术的应用不仅仅用于普通的电器开关控制，往往还包括语音拨号、语音导航、室内设备控制、语音文档检索、简单的听写数据录入等。其优点在于:可以通过识别和理解过程将用户发出的语音控制信号转变为相应的可被执行的逻辑控制命令，更具智能化。但将该语音识别技术应用于普通的电器开关控制时，主要有以下几个缺点:
1、成本高昂，故此类灯具控制开关的市场占有率极低，大材小用；
2、语音识别需要进行“训练”增加了使用的复杂性，且使用过程中仅能对已“训练”的声音进行识别，通用性较差；
3、就自适应方面而言，也有待进一步改进，仍受特定人、口音或者方言以及环境杂音、噪音、说话声的影响，识别率不高；
4、目前使用的语言模型只是一种概率模型，还没有用到以语言学为基础的文法模型，无法实现连续语言的识别。
[0012]因此，如何提供一种非手动、智能识别声音命令、识别率高、不出现误控制且可实现可主动开关的、通用性强的、受环境噪音干扰小的控制开关已成为业内急待解决的技术问题。
【发明内容】
[0013]鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种声光可控开关装置及其控制实现方法。
[0014]为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案实现:
一种开关控制实现方法，其包括:
检测到具有特定音频属性的控制音频，对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0015]优选地，所述具有特定音频属性的控制音频通过至少拍手一次产生。
[0016]优选地，检测到所述控制音频的灵敏度可依据当前环境噪音情况进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够从所述环境噪音中被识别出。[0017]优选地，所述自动调节策略为:
检测当前环境噪音；
当当前环境噪音大小呈增大趋势时，降低所述用以检测所述控制音频的灵敏度，当当前环境噪音大小呈减小趋势时，提高所述用以检测所述控制音频的灵敏度。
[0018]优选地，在执行检测到具有特定音频属性的控制音频、对所述控制音频进行声电转换处理并得到一脉冲序列的步骤的同时、之前或之后，所述方法还包括:
检测当前环境光线强度信息；
若所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，执行将所述脉冲序列与预设的开关控制策略进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0019]优选地，将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为:
当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
[0020]一种开关装置，其包括:
音频检测模块，用于检测到具有特定音频属性的控制音频；
转换处理模块，用于对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
第一开关控制处理模块，用于将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0021]优选地，所述具有特定音频属性的控制音频通过至少拍手一次产生。
[0022]优选地，所述开关装置还包括:
灵敏度调节模块，用于对所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够被音频检测模块从所述环境噪音中识别出。
[0023]优选地，所述灵敏度调节模块包括:
噪音检测单元，用于检测当前环境噪音；
变化趋势判别单元，用于将当前环境噪音与历史环境噪音数据进行比对，以得到环境噪音的变化趋势；
动态调节单元，当当前环境噪音大小呈增大趋势时，用于降低所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度；当当前环境噪音大小呈减小趋势时，用于提高所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度。
[0024]优选地，所述开关装置还包括:
光线强度检测模块，用于检测当前环境光线强度信息；
第二开关控制处理模块，用于将所述当前环境光线强度与预设的光照强度门限进行比对，当所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，向所述第一开关控制处理模块输出使能信号，以使得第一开关控制处理模块能够将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理、并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0025]优选地，第一开关控制处理模块依据所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理的匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为:
当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
[0026]一种电器，其特包括如上所述的开关装置，所述开关装置包括:
音频检测模块，用于检测到具有特定音频属性的控制音频；
转换处理模块，用于对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
第一开关控制处理模块，用于将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0027]优选地，所述电器为灯具。
[0028]通过上述本发明实施例的技术方案可以看出，在本发明实施例中，用户可使用拍手声音或其他具有特定音频属性的控制音频(例如节奏性地敲打墙壁或桌面等)实现被控电器(例如灯具)的开关控制，本发明实施例在具体实现过程中，不用采取语音识别技术，也非常规的声控开关，其具有高辨识度、高可靠性、高适应性、低成本的多重优点。可广泛地应用于房屋、楼宇、汽车的灯具控制，除此之外，也可应用于其他电器产品的开关控制，例如所述电器产品为额定功率不大于200W的电器。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明实施例中开关控制实现方法流程示意图；
图2为本发明实施例中开关装置结构示意图；
图3为本发明实施例中供电及开关控制单元电路图；
图4为本发明实施例中采集传感单元电路图；
图5为本发明实施例中微处理器单元电路图；
图6为本发明实施例脉冲时长示意图；
图7为本发明实施例软件主程序流程框图；
图8为本发明实施例微处理器软件外部中断服务程序流程示意图；
图9为本发明实施例微处理器软件内部中断服务程序流程示意图；
图10为本发明实施例微处理器软件内部中断服务程序流程示意图。
[0030]本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0032]为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种全新的、非接触式的、能主控控制开关的、智能识别声音指令的、无需“训练”的、指令可设置的、抗干扰性好的、参数可调节的、且安全实用的开关控制解决方案。
[0033]如图1所示，本发明实施例提供的一种开关控制实现方法，其包括如下步骤: S10、检测到具有特定音频属性的控制音频，对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
S20、将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0034]在本实施例中，所述特定音频属性包括但不限于输入的控制音频的节奏、音响大小。
[0035]应当理解，产生上述具有特定音频属性的控制音频的方式不仅只有拍手方式，在实际应用场景之中，本领域的技术人员还容易通过其他方式来产生所述具有特定音频属性的控制音频，例如，通过语音的方式、跺脚的方式、敲打墙壁或其他物品的方式、通过播放电子设备以提供类似拍手/跺脚声音的方式、播放特定旋律的歌曲等等。系统通过识别出该能够从环境噪音中被区分出来的具有特定音频属性的控制音频，并据此达到相应的控制被控电器开关状态的目的。
[0036]优选地，在本实施例中，所述具有特定音频属性的控制音频由用户通过拍手方式产生，用户通过控制拍手的次数，或结合拍手的次数与拍手力度或拍手快慢，或结合拍手的次数、拍手力度以及拍手快慢来获得相应不同的具有特定音频属性的控制音频。所述拍手动作在时间上为相对连续的连串动作，因此在对其识别时，可以获得至少具有一个脉冲的脉冲序列。即所述具有特定音频属性的控制音频通过至少拍手一次产生。以下具体实施例将主要以拍手方式进行阐述。
[0037]在本实施例中，所述被控电器可以为房屋内或汽车灯具，也可以为其他的电器产
品O
[0038]在需要进行开关控制的场景之下，用户通过拍手产生具有特定音频属性的控制音频，以针对特定的被控电器产生不同的声音控制指令，在本发明实施例中，针对不同的被控电器产品均预先设置了不同的声音控制方式，如拍手两次为针对被控电器A的开关控制，拍手三次为针对被控电器B的开关控制，所述声音控制方式采用不同的开关控制脉冲序列予以表示。用户的每次拍手均被检测到并形成一个脉冲信号，微处理器通过对检测到的控制音频进行声电转换后得到相对应的脉冲序列信号，并将该脉冲序列信号与自身预先配置的开关控制脉冲序列进行匹配，若匹配成功，则说明用户进行开关控制的目标即为该当前被控电器，此时，则依据所述匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0039]采用上述方式，通过依据预先配置的开关控制脉冲序列识别出有效的开关控制指令，剔除掉非拍手等干扰声的无效声音指令，进而控制灯具的开与关动作。
[0040]本实施例中，检测到所述控制音频的灵敏度可依据当前环境噪音情况进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够从所述环境噪音中被识别出。
[0041]声音灵敏度可调节，能实现对环境噪音的剔除，若在较嘈杂环境下，为了防止环境噪音产生误动作，可将检测所述控制音频的灵敏度调低，例如只要拍手音量明显高于环境噪音，则系统可识别有效声音控制指令；若在较安静环境下，环境噪音本身很弱，此时可将检测所述控制音频的灵敏度调高，用户只需轻轻拍手即可被识别。
[0042]具体地,所述自动调节策略为:
(1)检测当前环境噪音；
(2)当当前环境噪音大小呈增大趋势时，降低所述用以检测所述控制音频的灵敏度，当当前环境噪音大小呈减小趋势时，提高所述用以检测所述控制音频的灵敏度。
[0043]判断所述当前环境噪音大小的变化趋势，主要是通过将所述当前环境噪音与历史环境噪音进行比对，从而从整体上判断出其变化趋势。
[0044]在实际应用当中，能实现对环境光线的识别、判断，可设置在何种光线强弱时本控制开关有效，如在白天无需照明时，可使任何声音指令无效，灯处于关闭状态，不出现白白消耗能源的情况。具体地，在本实施例中，在执行检测到具有特定音频属性的控制音频、对所述控制音频进行声电转换处理并得到一脉冲序列的步骤的同时、之前或之后，所述方法还包括:
S100、检测当前环境光线强度信息；
S200、若所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，执行将所述脉冲序列与预设的开关控制策略进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0045]当然，所述光照强度门限也是可调节的，例如，因特殊原因需要在白天或在较强光线条件下需要打开灯具，此时可将所述光照强度门限提高，此时即使外部环境光线较强，系统仍认为需要执行将所述脉冲序列与预设的开关控制策略进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号，而不是直接向被控电器输出关闭控制信号。
[0046]在本实施例中，将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为:
当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
[0047]例如，通常灯具的初始状态会被设置为关闭状态，当用户执行相应的拍手控制时，灯具即被点亮，当用户在此执行相对应的拍手控制时，灯具即再次被关闭。
[0048]在某些其他实施例中，也可以针对被控电器设计不同的控制音频以控制其开与关，例如，针对房间A内的灯具可以设计“连续轻拍手两次”以控制其开启，设计“连续重拍手两次”以控制其关闭。
[0049]相应地，如图2所示，本发明实施例还提供了一种开关装置，其包括:
音频检测模块，用于检测到具有特定音频属性的控制音频；
转换处理模块，用于对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
第一开关控制处理模块，用于将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0050]为了便于用户能够依据实际环境噪音情况定制合适的用以检测到控制音频的灵敏度，所述开关装置还包括:
灵敏度调节模块，用于对所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够被音频检测模块从所述环境噪音中识别出。
[0051]当所述灵敏度调节模块为自动调节用以检测所述控制音频的灵敏度之时，在本实施例中，所述灵敏度调节模块包括:
噪音检测单元，用于检测当前环境噪音；
变化趋势判别单元，用于将当前环境噪音与历史环境噪音数据进行比对，以得到环境噪音的变化趋势；
动态调节单元，当当前环境噪音大小呈增大趋势时，用于降低所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度；当当前环境噪音大小呈减小趋势时，用于提高所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度。
[0052]当所述被控电器为灯具时，在某些具体情形之下，当光照条件较佳时，无需点亮该灯具，从而可以一定程度上节省能源的消耗，此时，所述开关装置还包括:
光线强度检测模块，用于检测当前环境光线强度信息；
第二开关控制处理模块，用于将所述当前环境光线强度与预设的光照强度门限进行比对，当所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，向所述第一开关控制处理模块输出使能信号，以使得第一开关控制处理模块能够将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理、并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0053]具体地，在本实施例中，第一开关控制处理模块依据所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理的匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为:
当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
[0054]当然，在某些其他实施例中，依据输入的控制音频进行被控电器的开关状态控制时，不必必须结合被控电器当前的开关状态以作出正确的控制，而是可以直接依据该控制音频以及被预先配置好的不同的开关控制脉冲序列进行相对应的开关状态控制，当被输入的控制音频经声电转换处理得到一具体脉冲序列后，将该具体脉冲序列与预先配置好的不同的开关控制脉冲序列进行比对，如果具体脉冲序列与用以控制被控电器开启的开关控制脉冲序列相匹配，则向被控电器发送开启控制信号，如果，具体脉冲序列与用以控制被控电器关闭的开关控制脉冲序列相匹配，则向被控电器发送关闭控制信号。例如，针对房间A内的灯具可以设计“连续轻拍手两次”以控制其开启，设计“连续重拍手两次”以控制其关闭。
[0055]综上可知，本发明具有以下有益效果:
1、为了克服环境噪音干扰，本发明预留音频检测模块(麦克风)的灵敏度调节模块，用户可根据使用环境灵活调整，以适应不同的工作环境。
[0056]2、为了克服普通声光控开关的声音能触发开启不能触发关闭的缺点，本发明使用指令识别开启关闭指令，实现可开也开关。
[0057]3、为了克服开客厅灯误开如卧室等其他房间灯的状况，本发明提供了 3种指令选择，用户可自行选择每个房间的指令方式，如客厅可设置为连续拍手两次打开灯、再连续拍手两下关闭灯，控制开关智能记忆现有灯的亮灯状态，卧室可设置为拍手一次进行开启关闭，卫生间可设置为拍手3次进行开启关闭指令，可有效避免操作干扰，实现智能化。(3次以上的拍手指令过长，便利性不佳，不作优选)。
[0058]4、为了克服语音识别需要“训练”以及“训练”后只识别特定声音的缺点，本发明采用智能识别拍手声音转换出的脉冲信号的时间长短和间隔时间，无需“训练”，人人皆可，且拍手的间隔有加入容许时间误差，容许不同人的拍手习惯细微的时间差别，能达到近乎99%的识别率。
[0059]5、环境噪音对声控易造成误动作，而语音识别时环境噪音更加容易降低识别率。如在声控待机阶段，室外的喇叭声、东西掉落的声音、人的脚步声、小孩哭闹声、动物吠叫声等都易使声控起作用，导致灯的开启；而这些声音在语音识别时的影响就更大，噪声加入时大大降低了有效声音的信噪比，导致指令难以识别。为了克服噪音的影响，本发明主要通过两种方式进行克服:
1)、采用程序对拍手声与环境噪音进行辨别，比如设定的是两次拍手，在检测拍手持续时长后，再通过计时器测量拍手时间间隔，时间间隔满足范围才认为有效指令，第二次拍手时再检测时长，再测量时间间隔，如此循环判别同时进行脉冲计数，少或多均被视为无效指令，所以仅两次拍手能被识别，一次或多次不能被认为有效指令，且其他喇叭声、脚步声、持续不断的哭闹声等均能通过比对声音时长及间隔时长被甄别出来，大大降低了误操作的可倉泛;
2)、设置了声音灵敏度调节旋钮，可根据当前环境噪音调节话筒灵敏度，从而实现环境噪声过滤，提高信噪比。
[0060]6、为了直接替换现有家庭装修中普遍使用86暗装明装手动开关，本发明采用二线制直接替代现有开关，即仅需市电中的火线及接灯的控制线即可，无需零线接入。(若设计为替代86型普通开关最好将所有旋钮和控制都置于前面板上前盖板下，这样就无需拆下开关整体只需轻轻取下盖板即可调节参数，调整完后盖回盖板即可)。
[0061]7、为了达到智能化，3小时若无任何声音指令输入则认为房间无人，基于节能考虑，关闭灯具。
[0062]为实现上述功能，本发明的一详细实施例中，所述开关装置包括有供电部分、采集传感部分、微处理器部分、开关控制部分。
[0063]本发明实施例通过“麦克风声音采集”与“灵敏度调节旋钮”采集声音信号，并对采集的声音信号进行声电转换，再送到“放大整波/逻辑处理模块”进行信号放大、脉冲整形及初步逻辑判断，“光线传感器”的状态信号会参与逻辑判断，当光线传感器检测到外部环境较暗可开灯时，此时才允许声音指令送至微处理器，则产生中断，微处理器响应中断，开启计时器，打开定时中断，设置定时中断更高优先级，利用计时器开始对信号进行脉冲宽度甄别、脉冲间隔甄别以及数量计数等动作，脉冲结束超过最大间隔时间则认为拍手结束，读取有用脉冲数量，然后将其与预先配置的控制指令(一系列经配置好了的开关控制脉冲序列信号)进行匹配，判断与预先配置的拍手次数设置选择开关所设置的次数、相邻脉冲相隔时间间隔是否匹配，相符则认为指令有效，读取“灯开关状态寄存器”状态，若此时灯为开启状态，则通过“控制输出”及“控制转换电路”控制灯关闭；若灯为关闭状态，则控制灯开启。在控制开启后开启休眠计时器，监控输入口的声音脉冲信号，在3小时内无声音指令时,贝Ij认为家中无人，自动通过控制电路关闭灯具，达到节能目的。
[0064]具体地，其详细电路设计可以为:
①、供电部分，实现将220V/50HZ的交流市电整流降压为5V直流，给系统的逻辑数字电路提供供电，此单元设计为直接取220V/50HZ市电进行工作，在应用于家庭灯具以及其他电器类时，无需另接变压器等，便利实用。此电路为二线制方式，即有火线与灯具控制线，无需零线，对外仅两根接线端子，可以直接取代普通单控开关，而不必更改原有照明线路。整流及降压由二极管桥式整流及RC降压组成，此单元实现将市电交流电压经过桥式整流后通过RC降压，使用稳压二极管稳压为8.2V直流电压，再通过滤波电容及稳压IC 78L05进一步降压为稳定的5V直流输出，给整个逻辑电路提供可靠供电。
[0065]②、采集传感部分，实现声音信号转变为可供微处理器识别的电子脉冲信号，经过放大、整波、逻辑变换送至微处理器，此处由一级三极管放大电路、整波电路及三级与非门构成，放大电路实现对声音小信号的负半周期放大以及初步整波，输出脉冲信号，此处逻辑包含了光线强弱判别，光强时屏蔽声音指令(光强程度可调节)，两级与非门输出逻辑与输入逻辑完全相同，只是将脉冲信号再次整形为微处理器可识别的TTL电平信号，第三级实现常态为高电平，低电平触发的逻辑转换，便于触发处理器中断。若有两次拍手，经此处理后，则有先后两个脉冲信号送至下级微处理器单元，若有三次拍手，则有三个，若有持续不断噪音，则会有持续脉冲信号，由微处理器单元进行甄别；光线传感器(含灵敏度调节旋钮)，实现对外部环境光线强弱的检测，为逻辑单元是否响应声音指令提供依据，实现感光及指令有效甄别，即可调节在何种光线条件下能实现声音指令识别。
[0066]③、微处理器部分，此部分由attinyl3 8位单片机小系统构成，通过软件编写，可实现如下功能:
a、对系统初始状态以及灯状态的初始化，包含读取指令选择开关设置的有效指令项；
b、对声音指令输入进行监控及甄别，以及由指令产生中断后对指令的判别和响应，
C、在指令甄别时启用内部定时器，辅助识别声音指令有效性，剔除无效指令；
d、3小时若无任何声音指令输入则认为房间无人，基于节能考虑，关闭灯具；
e、输出TTL控制信号，便于通过“开关控制单元”实现灯具开与关。
[0067]④、开关控制部分，实现直流控交流，此单元将微处理器输出的TTL控制电平，通过一级逻辑电平转换和单向可控硅，实现对节能灯、白炽灯、LED灯的开关控制；另包含有一个输出过流保护管，若灯具出现短路能自动切断供电，以确保安全。
[0068]参看图3示出的较佳实施例，其为本发明实施例提供的开关装置的供电及开关控制电路图，下面分三个部分进行说明:
①火线接入端子J2及灯具控制端子J3作为替换普通开关的“二线制”接线端口，220V交流市电经过桥式整流(桥式整流由4个整流二极管构成，分别为DfD4)，再经第九降压电容C9及第十五电阻R15降压后，由第6稳压二极管D6稳压后输出8.2V钳位的准直流电压，D6选用0.5W、8.2V稳压二极管，再利用第五稳压二极管D5单向导通特性，将电压单向传输至第五电解电容C5正极，利用大容量电容的冲放电特性，由C5将8.2V准直流变换为8.2V较恒定直流电压，完成了交流变直流的动作。此交直降压变换方式主要适用于负载功耗较低的逻辑数字电路。
[0069]②已变换的8.2V直流电压经过第七稳压管D7再次被钳位为8.2V，以增加稳定性，避免电网电压过高过低波动对后段的冲击，再经第六陶瓷电容C6滤波后，通过降压芯片(78L05)将8.2V降压为稳定5V后，经第八陶瓷电容C8与第2陶瓷电容C2滤波后，输出给逻辑数字电路。
[0070]③开关控制电路，单片机输出的TTL控制信号PB3-CTL经过第七电阻R7电路匹配后，利用高压三极管U4的饱和截止特性，将控制信号加到高压三极管U4的基极B，由基极高低电平决定高压三极管U4处于饱和还是截止状态，此处高压三极管U4还起到了隔离220V交流与逻辑数字电路的作用，再通过导通或截止第十二电阻R12、第三电阻R3与第六电阻R6分压后接单向可控硅Ql的控制极G，对可控硅Ql控制极G施加高或低电平可以实现可控硅Ql的A、K极导通或截止，结合交流电的零电压瞬态从而实现灯具的开与关动作。
[0071]如:当PB3-CTL控制信号为TTL高电平时，高压三极管U4基极B为高，高压三极管U4处于饱和状态，集电极C与射极E导通，经过桥式整流后的双正半电压通过第十二电阻R12、第三电阻R3及第六电阻R6接到地，在可控硅Ql控制极G端得到分压，最高电压为220*[1.4/ (47+2.2+1.4) ]=6V，故控制可控硅A与K极导通，可形成J2-D4-Q1-D2-R2-J3-灯-零线的电流回路，灯被点亮，220V正半周期结束，电压归零后，灯熄灭，后一个正半周期启动后，由于可控硅Ql控制极G又有开启电压，故灯同时启动，50hz的开关频率人眼无法觉察，看起来灯处于一直开启状态。当PB3-CTL控制信号为TTL低电平时，高压三极管U4基极B为低，高压三极管U4处于截止状态，射极E呈高阻态，由于通过第三电阻R3与第六电阻R6接到地，故射极E为低电平，故可控硅Ql控制极G为低，可控硅Ql无控制，在每个220V正半周期结束时，电压归零后，灯具熄灭，后一个正半周期启动后，由于可控硅Ql控制极G仍无开启电压，故灯仍保持熄灭，从而实现了灯具关闭控制。
[0072]参看图4示出的较佳实施例，其示出了本发明实施例提供的开关装置的采集传感电路，下面分三个部分说明:
①54dB高灵敏度驻极体话筒Ul经过第十八电阻R18与第一可调电阻307限流后，将声音信号转变为音频电压信号，再通过第十二电容C12耦合至三极管Q2输入端。第四电阻R4及第五电阻R5为9014NPN三极管Q2的偏置电阻，音频电压负极性信号经三极管Q2放大后，自三极管Q2的集电极进入四与非门⑶4011的I脚进行逻辑运算，经U5-A与U5-B整波后，经第八二极管D8给第十电容ClO充电，第十电容ClO与第十电阻RlO组成充放电整波电路，高于一定幅值的单音频脉冲对ClO充电，脉冲间隔时ClO通过RlO缓慢放电，可维持ClO正极为高电平，下一个脉冲到时，继续充电，保持高电平，即可将拍手声内的一串脉冲信号变成一个类似锯齿波的准方波信号，拍手声结束时，ClO缓慢放电完，ClO正极变为低电平，实现整波。其中，整波信号进入后段逻辑运算，请具体参见下述第③点详述，调节可调电阻307可话筒的限流，从而实现话筒灵敏度调节。
[0073]②第十七电阻R17为光敏电阻，阻值随外部光线改变，当光线强时阻值最低IOK Ω，光线弱时阻值最高IM Ω，它与第八可调电阻R8及第九电阻R9串联，将直流5V电压进行分压，如图4所示，分压后接入四与非门CD4011的2脚。当光强时，R17阻值小，分压后输入四与非门CD4011的2脚为低电平，当光线较弱时，R17阻值较大，分压后输入四与非门⑶4011的2脚为高电平，当然第八可调电阻R8通过阻值大小调整，可调节光线强弱等级对应不同的分压电平，从而实现对光线强弱的临界选择。
[0074]③四与非门⑶4011是一个14只管脚的四路二输入的逻辑与非门运算电路，为使最终输出给微处理器的脉冲信号，满足无声音时为高，有声音时为低，就使用四与非门CD4011实现了二级整波及逻辑变换的功能。如图4所示，当光强时，2脚恒为低电平，无论I脚是高电平还是低电平(即无论有无声音脉冲)，经过与非门A后3脚输出均为高电平，经过送入与非门B的5、6脚，4脚输出则为低电平，再送入与非门C的8、9脚，10脚输出则为高电平，始终不会触发微处理器的外部中断，故实现光强时所有声音指令无效，达到关闭声音识别控制的目的。当光较弱时，2脚恒为高电平: a、在无声音时无脉冲，308的I脚为低电平，则3脚为高电平，4脚为低电平，ClO通过RlO放电不充电，10脚为高电平，不触发微处理器外部中断；
b、在有声音时有一串脉冲，经三极管306将音频电压放大，308的I脚为高电平脉冲，则3脚为低电平，4脚为高电平，脉冲期间通过D8对ClO充电，脉冲间隔时ClO通过RlO缓慢放电，308的9脚仍可维持高电平，下一个脉冲再充电。
[0075]如此重复，实现整波，可将有声音时的一串脉冲转变为一个持续的高电平，故10脚为低电平。与非门A与B实现了二级整波，与非门C实现了适应微处理器的逻辑变换，最终可实现无声音时高电平无中断，有声音则低电平产生中断，低电平脉冲宽度基本等长于声音持续时间，通过四与非门CD4011的10脚PULSE_IN网络，送至微处理器进行测量、计算和甄别。
[0076]参看图5示出的较佳实施例，其示出了本发明实施例提供的微处理器部分的电路图，此微处理器电路由微处理器ATTINY13的最小系统构成，ATTINY13是AVR的一款高性能、低功耗的8位微处理器，拥有IK字节的系统内可编程Flash，64字节系统内可编程EEPR0M，具有片内标定振荡器、一个具有独立预分频器的8位定时器及6个独立可复用为中断/ADC的IO 口，分别为PB0?PB5，可工作于2.7疒5.5V电压范围。
[0077]如图5所示，其中:8脚与4脚分别为微处理器309的5V直流供电及接地脚，第三电容C3实现电源滤波；1脚与第十六电阻R16和第四电容C4组成最小系统的上电复位电路；2脚为灯具开关控制信号TTL电平输出脚ΡΒ3，默认为低电平输出；3脚为外部中断输入脚ΡΒ4，用于声音脉冲输入；5、6、7脚为指令类型选择脚ΡΒ0、PBU ΡΒ2，初始化为带上拉电阻的输入，通过拨动选择开关SW-4P可选择任一脚与选择开关SW-4P的2脚接通，选择开关SW-4P的2脚外接第十三电阻R13到地，从而实现309的5、6、7脚任一脚可设置输入低电平，作为指令唯一性选择。声音脉冲产生的外部中断信号经过PULSE_IN网络经过第十四电阻R14送至微处理器ATTINY13的3脚，由微处理器ATTINY13的中断响应程序对声音信号进行分析鉴别，判断为有用信号后进行延时计数，识别出完整的拍手指令后，与5、6、7脚设置的指令进行对照，若符合则认为有效指令，然后读取微处理器ATTINY13的2脚输出状态，输出对应控制指令，通过以上介绍的开关控制电路实现灯具的开启或关闭。此处通过拨动选择开关SW-4P将微处理器ATTINY13的5、6、7脚任一脚置低，可设置声音指令类型是一次还是两次抑或是三次，由微处理器的内部程序进行鉴别处理。
[0078]参看图6时间轴示意图以及图7、图8示出的较佳实施例框图，此时间轴示意图表征了测量出的拍手脉冲长度范围，以及能包含大多数人拍手习惯的时间间隔范围；此微处理器软件流程框图分两个部分进行说明，一个是主程序部分，另一个是外部中断及定时器中断服务程序部分。参考图7所示，在本实施例中，定义IO 口功能包括:
PB0=3次控制输入；
PB1=2次控制输入；
PB2=1次控制输入；
PB3=灯具开关控制；
(1=开启，0=关闭)；
PM=声音脉冲中断输入。
[0079]另外，在对IO 口初始化后，其中，m=0，进行中断初始化，包括: PBO, PBU PB2初始化为IO输入；
PB3初始化为外部中断输入，低电平中断；
PB4初始化为IO输出，输出0，关闭灯具；
定时器中断优先外部中断；
定义是否有声音脉冲m=0表示无声音脉冲，m=l表示有。
[0080]参见图8，其示出了本发明实施例提供的一 PB4外部中断服务程序流程图。
[0081]参见图9，其示出了本发明实施例提供的3小时定时器中断服务程序。
[0082]参见图10，其示出了本发明实施例提供的IOOms与250ms定时器中断服务程序。
[0083]参考上述图7-10，结合用于完成声音脉冲识别、拍手时间长度测量及甄别、拍手时间间隔测量及甄别、拍手次数判断以及控制灯具开与关。
[0084]相应地，本发明实施例还相应的提供了一种电器，其包括如上所述的开关装置，继续参考图2所示，所述开关装置包括:
音频检测模块，用于检测到具有特定音频属性的控制音频；
转换处理模块，用于对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列；
第一开关控制处理模块，用于将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
[0085]对于所述开关装置的详细说明可参考上文，此处不再赘述。应当理解，在本发明中，所述电器包括但不限于灯具(居家或汽车)、家用电器、便携设备等等。
[0086]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种开关控制实现方法，其特征在于，包括: 检测到具有特定音频属性的控制音频，对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列； 将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
2.如权利要求1所述的开关控制实现方法，其特征在于，所述具有特定音频属性的控制音频通过至少拍手一次产生。
3.如权利要求1所述的开关控制实现方法，其特征在于，检测到所述控制音频的灵敏度可依据当前环境噪音情况进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够从所述环境噪音中被识别出。
4.如权利要求3所述的开关控制实现方法，其特征在于，所述自动调节策略为: 检测当前环境噪音； 当当前环境噪音大小呈增大趋势时，降低所述用以检测所述控制音频的灵敏度，当当前环境噪音大小呈减小趋势时，提高所述用以检测所述控制音频的灵敏度。
5.如权利要求1所述的开关控制实现方法，其特征在于，在执行检测到具有特定音频属性的控制音频、对所述控制音频进行声电转换处理并得到一脉冲序列的步骤的同时、之前或之后，所述方法还包括: 检测当前环境光线强度信息； 若所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，执行将所述脉冲序列与预设的开关控制策略进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
6.如权利要求1-5任一项所述的开关控制实现方法，其特征在于，将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为: 当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
7.一种开关装置，其特征在于，包括: 音频检测模块，用于检测到具有特定音频属性的控制音频； 转换处理模块，用于对所述控制音频进行声电转换处理并得到一具体脉冲序列； 第一开关控制处理模块，用于将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配，并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
8.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，所述具有特定音频属性的控制音频通过至少拍手一次产生。
9.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，还包括: 灵敏度调节模块，用于对所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度进行手动或自动调节，以使得所述控制音频能够被音频检测模块从所述环境噪音中识别出。
10.如权利要求9所述的开关装置，其特征在于，所述灵敏度调节模块包括: 噪音检测单元，用于检测当前环境噪音；变化趋势判别单元，用于将当前环境噪音与历史环境噪音数据进行比对，以得到环境噪音的变化趋势； 动态调节单元，当当前环境噪音大小呈增大趋势时，用于降低所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度；当当前环境噪音大小呈减小趋势时，用于提高所述音频检测模块用以检测所述控制音频的灵敏度。
11.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于，还包括: 光线强度检测模块，用于检测当前环境光线强度信息； 第二开关控制处理模块，用于将所述当前环境光线强度与预设的光照强度门限进行比对，当所述当前环境光线强度大于预设的光照强度门限，则直接向被控电器输出关闭控制信号，否则，向所述第一开关控制处理模块输出使能信号，以使得第一开关控制处理模块能够将所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理、并依据匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号。
12.如权利要求7-11任一项所述的开关装置，其特征在于，第一开关控制处理模块依据所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列进行匹配处理的匹配处理结果选择是否向被控电器输出开关控制信号的策略为: 当所述具体脉冲序列与预设的开关控制脉冲序列匹配成功时，判断被控电器当前的开关状态，若所述被控电器当前为开启状态，则向所述被控电器输出关闭控制信号；若所述被控电器当前为关闭状态，则向所述被控电器输出开启控制信号。
13.一种电器，其特征在于，包括如权利要求7-12任一项所述的开关装置。
14.如权利要求13所述的电器，其特征在于，所述电器为灯具。
【文档编号】H05B37/02GK103957635SQ201410174235
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】梁涛 申请人:梁涛