本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种机器人的语音采集电路。
背景技术：
随着智能电子技术的发展，智能机器人的功能已越来越完善。现有的语音采集系统通常直接通过麦克风采集语音信息，然后向上位机系统的音频输入，由上位机系统识别语音并执行语音对应的操作。当机器人的喇叭处于发音状态时，用户的语音输入将会产生较大的噪音，因此如何实现喇叭的噪音消除，亟需解决。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种机器人的语音采集电路，以解决喇叭声音消噪的问题。
本发明实施例提供一种机器人的语音采集电路，包括第一语音采集器、第一语音放大电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路、用于采集喇叭第一声道的第一声道采样电路、用于采集喇叭第二声道的第二声道采样电路和上位机芯片；所述第一差分放大电路的正向输入端通过所述第一语音放大电路与所述第一语音采集器连接，所述第一差分放大电路的反向输入端与所述第一声道采样电路的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与所述第二差分放大电路的正向输入端连接；所述第二差分放大电路的反向输入端与所述第二声道采样电路连接；所述第二差分放大电路的输出端与上位机芯片的语音输入引脚连接。
可选的，所述第一声道采样电路包括第一衰减电路、第二衰减电路和用于将第一声道差分转单端信号的第一运放电路，所述第一衰减电路的输入端与喇叭的第一声道的正向信号输出端连接，所述第一衰减电路的输出端与所述第一运放电路的正向输入端连接；所述第二衰减电路的输入端与喇叭的第一声道的负向信号输出端连接，所述第二衰减电路的输出端与所述第一运放电路的反向输入端连接，所述第一运放电路的输出端与所述第一差分放大电路的反向输入端连接。
可选的，所述第一衰减电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻的一端接地，另一端通过所述第二电阻与所述喇叭的第一声道的正向信号输出端连接；所述第一电阻与所述第二电阻的公共端连接至所述第一运放电路的正向输入端；所述第一电容与所述第一电阻并联。
可选的，所述第一运放电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，所述运算放大器的正向输入端通过所述第三电阻与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第一衰减电路的输出端连接；所述运算放大器的反向输入端通过所述第四电阻与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第二衰减电路的输出端连接；所述运算放大器的输出端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端为所述第一运放电路的输出端；所述运算放大器的电源端与电源正极连接，所述电源正极依次的通过第五电阻和第六电阻接地；所述第七电阻的一端与所述运算放大器的正向输入端连接，另一端连接至所述第五电阻和第六电阻的公共端；所述第八电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，另一端连接至所述第五电阻和第六电阻的公共端；所述第九电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第五电容与所述第九电阻并联。
可选的，所述第二声道采样电路包括第三衰减电路、第四衰减电路和用于将第二声道差分转单端信号的第二运放电路，所述第三衰减电路的输入端与喇叭的第二声道的正向信号输出端连接，所述第三衰减电路的输出端与所述第二运放电路的正向输入端连接；所述第四衰减电路的输入端与喇叭的第二声道的负向信号输出端连接，所述第四衰减电路的输出端与所述第二运放电路的反向输入端连接，所述第二运放电路的输出端与所述第二差分放大电路的反向输入端连接。
可选的，所述语音采集电路还包括方位采集芯片以及至少两个语音方位采集电路，每一所述语音方位采集电路包括第二语音采集器、第二语音放大电路、第三差分放大电路和第四差分放大电路，所述第三差分放大电路的正向输入端通过所述第二语音放大电路与所述第二语音采集器连接，所述第三差分放大电路的反向输入端与所述第一声道采样电路连接，所述第三差分放大电路的输出端与所述第四差分放大电路的正向输入端连接；所述第四差分放大电路的反向输入端与所述第二声道采样电路连接；所述第四差分放大电路的输出端与所述方位采集芯片的电压输入引脚连接；所述方位采集芯片的信号输出引脚与所述上位机芯片连接；每一所述第二语音采集器朝向不同的水平方位。
可选的，所述方位采集芯片根据各所述电压输入引脚的电压值输出方位信息至所述上位机芯片，所述上位机芯片根据所述方位信息确定的目标方位控制机器人对应的驱动模块工作。
可选的，所述驱动模块包括用于控制机器人移动的第一驱动模块，所述上位机芯片根据所述目标方位输出第一控制信号至所述第一驱动模块，以使所述第一驱动模块控制机器人向所述目标方位移动。
可选的，所述驱动模块包括用于控制机器人的转动的第二驱动模块，所述上位机芯片根据所述目标方位输出第二控制信号至所述第二驱动模块，以使所述二驱动模块控制机器人的头转向所述目标方位。
可选的，所述语音采集电路还包括语音唤醒电路，所述语音唤醒电路的输入端与所述第一语音采集器的输出端连接，所述语音唤醒电路的输出端与所述方位采集芯片连接。
这样，在本实施例中，设置语音采集电路包括第一语音采集器、第一语音放大电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路、用于采集喇叭第一声道的第一声道采样电路、用于采集喇叭第二声道的第二声道采样电路和上位机芯片；所述第一差分放大电路的正向输入端通过所述第一语音放大电路与所述第一语音采集器连接，所述第一差分放大电路的反向输入端与所述第一声道采样电路的输出端，所述第一差分放大电路的输出端与所述第二差分放大电路的正向输入端连接；所述第二差分放大电路的反向输入端与所述第二声道采样电路连接；所述第二差分放大电路的输出端与上位机芯片的语音输入引脚连接。由于采集喇叭的声道的声音信号，并分两次与第一语音采集器采集的语音信号进行差分放大，从而实现对喇叭声音的消噪处理。最后，将消噪后的语音信号作为上位机芯片的音频输入，从而提高了上位机对麦克风的语音识别精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明实施例提供的机器人的语音采集电路的结构图；
图2是本发明实施例提供的机器人的语音采集电路中衰减电路的结构图；
图3是本发明实施例提供的机器人的语音采集电路中第一运放电路的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
参照图1，提供了本发明机器人的语音采集电路的结构图。如图1所示，在本实施例中，上述机器人的语音采集电路包括第一语音采集器101、第一语音放大电路102、第一差分放大电路103、第二差分放大电路104、用于采集喇叭第一声道的第一声道采样电路105、用于采集喇叭第二声道的第二声道采样电路106和上位机芯片107；所述第一差分放大电路103的正向输入端通过所述第一语音放大电路102与所述第一语音采集器101连接，所述第一差分放大电路103的反向输入端与所述第一声道采样电路105的输出端，所述第一差分放大电路103的输出端与所述第二差分放大电路104的正向输入端连接；所述第二差分放大电路104的反向输入端与所述第二声道采样电路106连接；所述第二差分放大电路104的输出端与上位机芯片107的语音输入引脚连接。
本发明实施例中，上述第一语音采集器101为主麦克风，用于采集语音数据，并发送给上位机芯片107使用。上述第一声道和第二声道分别为左声道和右声道，具体的，可以是第一声道为左声道，第二声道为右声道；也可以是第一声道为右声道，第二声道为左声道。其中，上述麦克风采集的语音信号通过第一语音放大电路102进行语音放大后，直接输入到第一差分放大电路103的正向输入端，第一差分放大电路103将放大后的语音信号与反向输入端输入的第一声道的声音信号进行一次差分放大，滤除喇叭的第一声道的声音，然后输出到第二差分放大电路104的正向输入端；第二差分放大电路104将滤除喇叭的第一声道的声音信号与反向输入端输入的第二声道的声音信号进行二次差分放大，滤除喇叭的第一声道的声音。最后通过第二差分放大电路104的输出端输出至上位机芯片107。
其中，上述第一语音放大电路102可以使用专用放大芯片，例如采用MAX9812放大20DB。
这样，在本实施例中，设置语音采集电路包括第一语音采集器101、第一语音放大电路102、第一差分放大电路103、第二差分放大电路104、用于采集喇叭第一声道的第一声道采样电路105、用于采集喇叭第二声道的第二声道采样电路106和上位机芯片107；所述第一差分放大电路103的正向输入端通过所述第一语音放大电路102与所述第一语音采集器101连接，所述第一差分放大电路103的反向输入端与所述第一声道采样电路105的输出端，所述第一差分放大电路103的输出端与所述第二差分放大电路104的正向输入端连接；所述第二差分放大电路104的反向输入端与所述第二声道采样电路106连接；所述第二差分放大电路104的输出端与上位机芯片107的语音输入引脚连接。由于采集喇叭的声道的声音信号，并分两次与第一语音采集器101采集的语音信号进行差分放大，从而实现对喇叭声音的消噪处理。最后，将消噪后的语音信号作为上位机芯片107的音频输入，从而提高了上位机对麦克风的语音识别精度。
具体的，上述第一声道采样电路105和第二声道采样电路106的结构可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，如图所示，上述第一声道采样电路105包括第一衰减电路1051、第二衰减电路1052和用于将第一声道差分转单端信号的第一运放电路1053，所述第一衰减电路1051的输入端与喇叭的第一声道的正向信号输出端连接，所述第一衰减电路1051的输出端与所述第一运放电路1053的正向输入端连接；所述第二衰减电路1052的输入端与喇叭的第一声道的负向信号输出端连接，所述第二衰减电路1052的输出端与所述第一运放电路1053的反向输入端连接，所述第一运放电路1053的输出端与所述第一差分放大电路103的反向输入端连接。
在本实施例中，上述第一衰减电路1051和第二衰减电路1052的电路结构可以根据实际需要进行设置，例如，在本实施例中，第一衰减电路1051和第二衰减电路1052可以采用相同的电路结构，如图2所示，上述第一衰减电路1051包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端接地，另一端通过所述第二电阻R2与所述喇叭的第一声道的正向信号输出端连接；所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的公共端连接至所述第一运放电路1053的正向输入端；所述第一电容C1与所述第一电阻R1并联。
其中，上述第一声道采样电路105和第二声道采样电路106可以通过通用串行总线接口J1与第一声道的正向信号输出端及负向信号输出端连接。如图所示，上述第一声道的正向信号输出端与通用串行总线接口J1的4脚连接。
本实施例中，上述第一电阻R1和第二电阻R2可以对喇叭的第一声道的正向信号输出端的电压进行分压，从而衰减第一声道的正向信号输出端输出的声音信号。其中，对声音信号的衰减系数可以调节第一电阻R1和第二电阻R2的比值，具体的衰减系数在此不做进一步的限定。
进一步的，上述第一运放电路1053的电路结构可以根据实际情况进行设置，例如，在本实施例中如图3所示，上述第一运放电路1053包括运算放大器U1、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、第八电阻R8、第九电阻R9、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述运算放大器U1的正向输入端通过所述第三电阻R3与所述第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端与所述第一衰减电路1051的输出端连接；所述运算放大器U1的反向输入端通过所述第四电阻R4与所述第三电容C3的一端连接，所述第三电容C3的另一端与所述第二衰减电路1052的输出端连接；所述运算放大器U1的输出端与所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端为所述第一运放电路1053的输出端；所述运算放大器U1的电源端与电源正极连接，所述电源正极依次的通过第五电阻R5和第六电阻R6接地；所述第七电阻R7的一端与所述运算放大器U1的正向输入端连接，另一端连接至所述第五电阻R5和第六电阻R6的公共端；所述第八电阻R8的一端与所述运算放大器U1的反向输入端连接，另一端连接至所述第五电阻R5和第六电阻R6的公共端；所述第九电阻R9的一端与所述运算放大器U1的反向输入端连接，另一端与所述运算放大器U1的输出端连接，所述第五电容C5与所述第九电阻R9并联。
本实施例中，将第一声道的差分声音信号同时输入到运算放大器U1中，最后输出转换为单端信号，然后将单端信号通过第四电容C4进行输出，这样方便后续差分电路对第一声道的声音信号进行滤除。其中，上述电源正极的电压大小可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，该电源正极的电压为3.3V。上述第五电阻R5和第六电阻R6的大小一致，可以均为1KΩ。上述运算放大器U1可以采用LMV321。
进一步的，上述第一声道采样电路105和第二声道采样电路106可以采用相同的电路结构。具体的，该第二声道采样电路106包括第三衰减电路1061、第四衰减电路1062和用于将第二声道差分转单端信号的第二运放电路1063，所述第三衰减电路1061的输入端与喇叭的第二声道的正向信号输出端连接，所述第三衰减电路1061的输出端与所述第二运放电路1063的正向输入端连接；所述第四衰减电路1062的输入端与喇叭的第二声道的负向信号输出端连接，所述第四衰减电路1062的输出端与所述第二运放电路1063的反向输入端连接，所述第二运放电路1063的输出端与所述第二差分放大电路1063的反向输入端连接。
本实施例中，上述第三衰减电路1061和第四衰减电路1062的电路结构与上述第一衰减电路1051和第二衰减电路1052的结构一致，其电路结构和原理参照上述对第一声道衰减1051电路的说明，在此不再赘述。同样的，上述第二运放电路1063的电路结构和原理与第一运放电路1053的结构一致，可以参照上述对第一运放电路1053的说明，在此不再赘述。
进一步的，基于上述实施例，本实施例中，所述语音采集电路还包括方位采集芯片108以及至少两个语音方位采集电路109，每一所述语音方位采集电路109包括第二语音采集器1091、第二语音放大电路1092、第三差分放大电路1903和第四差分放大电路1094，所述第三差分放大电路1093的正向输入端通过所述第二语音放大电路1092与所述第二语音采集器1091连接，所述第三差分放大电路1093的反向输入端与所述第一声道采样电路105连接，所述第三差分放大电路1093的输出端与所述第四差分放大电路1094的正向输入端连接；所述第四差分放大电路1094的反向输入端与所述第二声道采样电路106连接；所述第四差分放大电路1094的输出端与所述方位采集芯片108的电压输入引脚连接；所述方位采集芯片108的信号输出引脚与所述上位机芯片107连接；每一所述第二语音采集器1091朝向不同的水平方位。
具体的，上述第二语音采集器1091的数量可以根据实际需要进行设置，不同的第二语音采集器1091设置在不同的水平方位是指机器人正常放置时，不同的第二语音采集器1091朝向不同的水平方向，这样，当用户在某一方位发出声音时，不同的第二语音采集器1091采集到的语音信号对应转换的电压大小不同，从而使得方位采集芯片108的电压输入引脚可以检测到不同的电压值，该电压值的大小表示声源的方位信息。在本实施例中，方位采集芯片108可以直接将该电压值的大小作为方位信息输出到上位机芯片107，然后由上位机芯片107计算具体的目标方位，也可以根据电压值的大小计算具体的目标方位，然后将目标方位作为方位信息输出到上位机芯片107中。
在本实施例中，上述方位采集芯片108根据各所述电压输入引脚的电压值输出方位信息至所述上位机芯片107，所述上位机芯片107根据所述方位信息确定的目标方位控制机器人对应的驱动模块工作。
其中，上述驱动模块可以包括控制机器人移动的第一驱动模块以及用于控制机器人的转动的第二驱动模块。具体的，上位机芯片107与第一驱动模块和第二驱动模块连接，不同的驱动模块执行的操作不同。
例如，在一实施例中，所述驱动模块包括用于控制机器人移动的第一驱动模块时，上位机芯片107可以根据所述目标方位输出第一控制信号至所述第一驱动模块，以使所述第一驱动模块控制机器人向所述目标方位移动。具体的，上述机器人的移动方式可以根据实际需要进行设置，例如机器人的腿可以弯曲走动，也可以设置滑轮进行滑动。上述第一驱动模块根据第一控制信号可以驱动对应的电机运转，从而控制机器人向目标方位走动或者滑动。本实施例中，机器人可以移动到用户身边，从而使得用户无需走进机器人即可实现语音输入，提高语音输入的准确性。
在另一实施例中，上述驱动模块包括用于控制机器人的转动的第二驱动模块时，所述上位机芯片107可以根据所述目标方位输出第二控制信号至所述第二驱动模块，以使所述第二驱动模块控制机器人的头转向所述目标方位。具体的，上述机器人的头部可以设置转轴使得头部与身体形成转动连接，该转轴可以与一电机连接，该电机与第二驱动模块连接，驱动模块可以控制该电机运转，从而使得转头的操作，进而使得机器人能够自动面对用户进行沟通，提高了用户的体验。通常情况下，第一语音采集器101设置在机器人的正面，通过定位后进行转头操作，使得第一语音采集器101靠近用户，从而可以提高语音采集的精度。
进一步的，上述语音采集电路还包括语音唤醒电路110，所述语音唤醒电路110的输入端与所述第一语音采集器101的输出端连接，所述语音唤醒电路的输出端与所述方位采集芯片108连接。
本实施例中，上述语音唤醒电路110的电路结构可以根基实际需要进行设置。具体的，语音唤醒电路110用于接收第一语音采集器101输出的语音信号，然后唤醒方位采集芯片108的GPIO口进行电压检测。其中，语音唤醒电路110可以在接收到指定的语音后进行唤醒操作，例如指定的语音为“小白”，当用通过语音说话“小白”时，将会唤醒机器人。这样，可以实现与机器人的互动，增加用户的体验。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。