一种离线语音模块的制作方法

1.本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种离线语音模块。


背景技术：

2.随着智能家居的兴起和发展，越来越多家用设备实现智能化，通过无线射频、蓝牙、 wifi等取代传统的控制方式，可以让使用更方便和实现更多的功能。然而这些智能控制方式都需要通过遥控器或手机app等特定的终端，因此存在需要使用时找不到终端的情况，更有可能遇到遥控器没电、手机没电等问题，同时这些终端的复杂操作对于学习接收能力较弱的老人、小孩等也不够友好。
3.目前市场上的智能家居语音控制方式一般为通过一个必须接入互联网的中转设备 (如智能音响)来进行语音识别，在不能接入互联网时无法使用，因此有很大的使用局限性，而且由于接入互联网在安全性和隐私性上也存在隐患。
4.离线语音控制无需特定终端实现控制，也无需接入互联网，作为一种更简单、友好、适用更广的智能控制方式越来越被市场接收。
5.我国市电为220v交流电，而其它国家存在110v等不同规格交流电。虽然所有家用用电设备均通过整流将交流电变为直流电后为自身电路供电，但是存在半波、全波、桥式等不同整流方式，整流之后的直流电电压、波形均存在不同。
6.智能开关用高低电平信号的方式控制继电器通断，led智能照明灯具的调光调色温需要通过pwm信号控制，定时工作则通过脉冲信号实现。
7.如果对各种不同的家用设备进行离线语音控制方式的重新开发，不仅需要付出极大的成本，也需要相当长的周期。但是作为一种替代原有控制方式的新技术，出于快速开发新产品和节约成本等方面的考虑，需要在不更改各种不同家居设备的原有设计的情况下实现应用，面对的是复杂多样的供电情况和控制需求、容置空间。
8.因此亟需将离线语音控制功能模块化，使其能方便快捷应用于各种不同的智能家居设备，并且能够兼容各种不同的供电情况和控制需求，同时还需考虑容置空间而小型化。


技术实现要素：

9.为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种离线语音模块，可采用多种供电方式，以应对不同供电情况，同时提供多种控制信号输出方式，应对不同控制需求，并且采用小型化设计，方便应用在不同家居设备。
10.为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种离线语音模块，所述离线语音模块包含开关降压电路、线性稳压电路、语音识别处理电路。所述开关降压电路输入端与模块所应用家居设备的整流电路输出端相连。所述线性稳压电路输入端与所述开关降压电路输出端相连。所述语音识别处理电路供电输入端与所述线性稳压电路输出端相连。
11.所述离线语音模块容置于家居设备中，使用插针或锡手指插接、半孔等方式与家
居设备相关电路电性连接。
12.所述开关降压电路包含内置高压mos的功率开关芯片，最高耐压不低于500v，各种交流市电经不同整流方式后的电压均在工作范围内，均可作为供电来源。所述开关降压电路输出低于30v，典型值为12v的稳定直流电源，除为所述线性稳压电路供电之外，还可输出为家用设备中其它电路供电。在家居设备不通过交流市电整流供电的情况下，此稳定直流电源供电输出端口也可作为供电输入端口，输入直流30v-5.01v的电源，为所述线性稳压电路供电。
13.所述线性稳压电路包含三端稳压管，输出5v电源，除为所述语音识别处理电路供电之外，还可输出为家用设备中其它电路供电。在家居设备不通过交流市电整流供电和 30v-5.01v直流供电的情况下，此5v供电输出端口也可作为供电输入端口，输入直流5v的电源，为所述语音识别处理电路供电。
14.所述语音识别处理电路采用的语音芯片，内置ldo稳压，可输出3.3v、1.2v，为其它芯片供电。
15.所述语音识别处理电路可输出多路控制信号，其中包括pwm控制信号、电平信号或脉冲信号。
16.所述语音识别处理电路设置有烧录接口，在不改变电路的情况下，可通过烧录不同的程序，变更语音指令和调节控制信号输出端口，以使得端口输出信号符合家居设备需要。
17.所述语音芯片可在焊接至所述语音识别模块之前烧录程序，以使生产出来的所述语音识别模块有相应的控制信号输出功能。
18.所述pwm控制信号频率可调节，所述高低电平信号初始为高电平或低电平可设置，脉冲信号的周期可调节。
19.所述语音识别模块通过烧录的程序设置语音指令，所述语音指令包含唤醒指令、执行指令、免唤醒执行指令。
20.所述语音识别模块能通过喇叭向用户反馈语音指令执行成功的信息，但对语音指令执行成功的反馈功能不依赖喇叭。语音指令的执行结果能被直观察觉时，此时不进行反馈用户也能知道语音指令执行成功，则设置为不对语音指令的执行结果进行反馈。语音指令的执行结果不能被直观察觉时，可输出一个脉冲信号，产生能被直观察觉的状态变化，以此反馈给用户语音指令执行成功的信息。不使用喇叭实现反馈功能，需结合所述语音识别模块应用的家居设备进行设定，在必要时反馈，不进行无意义的反馈，更贴近用户的习惯和需求。
21.所述语音识别模块在上电后默认进入未唤醒状态，以降低功耗。当用户说出所述唤醒指令时，所述语音识别模块进入唤醒状态，可以通过输出控制信号发出语音、闪灯或改变家居设备状态反馈用户所述语音识别模块已经被唤醒，或默认在用户说出唤醒指令时进入唤醒状态而不输出控制信号。所述语音识别模块被唤醒后会唯持唤醒状态一段特定长的时间，在此时间内用户说出所述执行指令，所述语音识别模块识别所述执行指令并输出相应控制信号，每识别到一条所述执行指令后所述语音识别模块都会重新唯持唤醒状态一段特定长的时间，直至在此时间内未识别到所述执行指令后退出唤醒状态进入未唤醒状态。所述语音识别模块可设定最多10个所述免唤醒执行执令，用户说出所述免唤醒执行指令
时，所述语音识别模块无论处于唤醒状态或未唤醒状态，均可识别所述免唤醒执行指令并输出相应控制信号。如果所述免唤醒执行指令在所述语音识别模块的未唤醒状态被识别，不会使所述语音识别模块进入唤醒状态。如果所述免唤醒执行指令在所述语音识别模块的唤醒状态被识别，则跟所述执行指令一样，使得所述语音识别模块重新唯持唤醒状态一段特定长的时间，直至在此时间内未识别到所述执行指令后退出唤醒状态进入未唤醒状态。
22.所述语音识别模块当用户说出语音词，所述语音识别处理电路进行识别，如果为预设的语音指令，则处理成控制信号，通过各个信号输出端口相应输出。
23.所述语音识别处理电路包含咪头一个，所述咪头的放置有两种方案：第一种实施方案是：咪头直接焊接于模块pcb板上，方便安装。
24.第二种实施方案是：咪头通过信号导线与模块pcb板电性相连，可放置于离开 pcb板一定距离，因此可以在更易接收语音信号的位置。此时抗噪能力更强，语音识别结果更准确。
25.本发明具有如下优点：本发明的离线语音模块，可以使家居设备能用语音指令进行控制，无需再借助任何终端控制设备，操作简单，方便各类人群使用。本发明的离线语音模块，可以使家居设备无需接入互联网，即可实现控制智能化，拓展了应用泛围。本发明的离线语音模块，集成度高，体积小，适用于多种供电环境，根据需要输出不同的控制信号，可应用于开关、照明、风扇、取暖等各种家居设备，应用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明实施例的离线语音模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图2所示，本发明实施例提供了一种离线语音模块，其包括语音识别芯片us516p6、功率开关芯片sm7015、贴片三端稳压芯片78l05、贴片晶振x1、贴片电容c1、c2、c3、c4、 c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12、c13、c14、c15、贴片电解电容c16、贴片电阻 r1、r2、r3、r4、咪头mic1、贴片二极管d1、d2、贴片功率电感l1、10脚插针j1、测试点p1、p2、p3、p4。
27.功率开关芯片sm7015与贴片电容c14、c15、贴片二极管d1、d2、贴片功率电感l1、贴片电解电容c16、贴片电阻r4构成开关降压电路。功率开关芯片sm7015第四脚连接市电220v交流经整流之后的310v直流正极，市电220v交流经整流之后的负极接地。贴片电容c15一端连接功率开关芯片sm7015的1、2脚，一端连接功率开关芯片sm7015 的5、6、7、8脚。贴片功率电感l1一端连接功率开关芯片sm7015的5、6、7、8脚，另一端通过贴片二极管d2连接至贴片电容c15与功率开关芯片sm7015的1、2脚的连接处。贴片二极管d1正极接地，负极连接至功率开关芯片sm7015的5、6、7、8脚。贴片电解电容c16、贴片电容c14、贴片电阻r4并联于贴片功率电感l1与贴片二极管d2的连接点和地之间。贴片功率电感l1与贴片二极管d2的连接点和地之间输出12v直流电。
28.贴片三端稳压芯片78l05构成线性稳压电路，第3脚为输入脚接贴片功率电感l1 与贴片二极管d2的连接点，第2脚接地，第1脚为输出脚，输出脚与地之间输出5v直流电。
29.语音识别芯片us516p6、贴片晶振x1、贴片电容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、 c8、c9、c10、c11、c12、c13、贴片电阻r1、r2、r3、咪头mic1构成语音识别处理电路。语音识别芯片us516p6的17脚与贴片三端稳压芯片78l05的第1脚电性相连，语音识别芯片us516p6的11脚跟20脚接地。贴片晶振x1输入脚接语音识别芯片us516p6的23 脚，输出脚接语音识别芯片us516p6的24脚，另外两脚接地。贴片电容c1、c2并联在语音识别芯片us516p6的12脚和地之间。贴片电容c10、贴片电阻r3串联于语音识别芯片 us516p6的15脚与咪头mic1的正极之间。贴片电阻r1、r2串联于语音识别芯片 us516p6的16脚与咪头mic1的正极之间。贴片电容c7、c8并联在语音识别芯片 us516p6的16脚和地之间。
30.咪头mic1的负极接地。贴片电容c9连接于贴片电阻r1与r2的连间点和咪头mic1的负极之间。贴片电容c11连接于贴片电容c10与贴片电阻r3的连间点和咪头 mic1的负极之间。贴片电容c3、c4并联在语音识别芯片us516p6的17脚与贴片三端稳压芯片78l05的输出脚连接点和地之间。贴片电容c5、c6并联在语音识别芯片us516p6 的18脚和地之间。贴片电容c13、c12并联在语音识别芯片us516p6的19脚和地之间。
31.10脚插针j1，用作离线语音模块的对外接口，根据需要选择其中部分接口连接。通过第1脚使市电220v交流经整流之后的310v直流正极接入离线语音模块，通过第3脚使市电220v交流经整流之后接地的负极接入离线语音模块，通过第4脚输出12v直流电，通过第5脚输出io3高低电平控制信号，通过第6脚输出io2高低电平控制信号，通过第7 脚输出io1高低电平控制信号，通过第9脚输出一路pwm控制信号，通过第10脚输出另一路pwm控制信号。
32.4个测试点p1、p2、p3、p4构成离线语音模块的程序烧录端口，分别连接语音识别芯片us516p6的第11、2、1、17脚，也即测试点p1接地，测试点p2连接语音识别芯片 us516p6的sda脚、测试点p3连接语音识别芯片us516p6的sdl脚，测试点p4连接语音识别芯片us516p6的5v供电脚。当离线语音模块接入电源，语音识别芯片us516p6通过线性稳压电路获得5v供电时，测试点p4无需连接，通过测试点p1、p2、p3可进行程序烧录。在离线语音模块没有接入电源时，可通过测试点p4外接5v供电，通过测试点p1、 p2、p3也可进行程序烧录。
33.上述离线语音模块的工作原理如下：220v交流经整流之后的310v直流正、负极分别连接10脚插针j1的1、3脚为离线语音模块供电。功率开关芯片sm7015的第4脚通过 10脚插针j1的第1脚获得310v电压，当功率开关芯片sm7015上电启动后，其内部的高压启动mos管导通，通过其1、2脚输出高电压，通过贴片电容c15、贴片功率电感l1、贴片电解电容c16至地形成回路，在此过程中贴片电容c15、贴片功率电感l1充电，其中贴片功率电感l1为主储能器件。当贴片电容c15充电至两端电压为11.5v时，功率开关芯片sm7015内部的高压启动mos管关断，此时减掉贴片二极管d1、d2产生的压降差，贴片电解电容c16两端的电压为12v。功率开关芯片sm7015内部的高压启动mos管关断后，同时开启高频通断，使得贴片功率电感l1由于电感本身感生电动势的特性，继续在贴片电解电容c16两端维持12v电压。
34.贴片电解电容c16与贴片电容c14作为去耦电容，使得输出电压连续稳定。贴片电阻r4作为旁路电阻，起到保护作用。
35.12v电压通过贴片三端稳压芯片78l05输出5v电压通过语音识别芯片us516p6 的17脚为其供电。
36.咪头mic1通过接收用户语音转换为电信号传送给语音识别芯片us516p6，由语音识别芯片us516p6识别信号并与预先烧录的程序中的语音指令对比，如果是正确的语音指令，则输出相应的控制信号。
37.通过烧录程序设置唤醒指令：灯光控制、智能管家；执行指令：开灯、关灯、打开小夜灯、最大亮度、变成白光、变成黄光、亮一点、暗一点、白一点、黄一点、打开灯带、关闭灯带、打开风扇、关闭风扇；免唤醒执行指令：打开灯光、关闭灯光。
38.上电之后离线语音模块通过10脚插针j1的第4脚输出12v供电，第5脚io3输出低电平，第6脚io2输出低电平，第7脚io1输出低电平，第9脚io9输出占空比为0 的pwm，第10脚io9输出占空比为0的pwm。当用户说出“打开灯光”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比80％、改变io9输出pwm为占空比80％。当用户说出“关闭灯光”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比0、改变io9输出pwm为占空比0。当用户说出“灯光控制”或“智能管家”时，离线语音模块进入唤醒状态，通过io1输出1次周期为0.5秒的高电平脉冲，让io1对应控制的灯带闪烁1次以反馈给用户离线语音模块已经唤醒的信息。接下来10秒之内，当用户说出“开灯”，离线语音模块改变io8输出pwm 为占空比80％、改变io9输出pwm为占空比80％，同时唤醒状态持续时间重设为10秒。接下来10秒之内，当用户说出“关灯”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比0、改变io9输出pwm为占空比0，同时唤醒状态持续时间重设为10秒。
39.同理，当用户说出“打开小夜灯”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比 10％、改变io9输出pwm为占空比10％；当用户说出“最大亮度”，离线语音模块改变 io8输出pwm为占空比100％、改变io9输出pwm为占空比100％；当用户说出“变成白光”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比100％、改变io9输出pwm为占空比0；当用户说出“变成黄光”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比0、改变io9输出 pwm为占空比100％；当用户说出“亮一点”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比增加10％、改变io9输出pwm为占空比增加10％；当用户说出“暗一点”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比减少10％、改变io9输出pwm为占空比减少10％；当用户说出“白一点”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比增加5％、改变io9输出pwm为占空比减少5％；当用户说出“黄一点”，离线语音模块改变io8输出pwm为占空比减少 5％、改变io9输出pwm为占空比增加5％；当用户说出“打开灯带”，离线语音模块改变 io1输出为高电平；当用户说出“关闭灯带”，离线语音模块改变io1输出为低电平；当用户说出“打开风扇”，离线语音模块改变io2输出为高电平；当用户说出“关闭风扇”，离线语音模块改变io2输出为低电平。除在唤醒离线语音模块时，通过灯带闪烁反馈信息，其余语音指令均使家居设备产生可直观感知的变化，因此无需进行额外反馈。
40.以上所述，并非是对本发明的限制，本发明也并不局限于上述实施方式，只要在本发明的精神和原则之内所做出的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。