远程无线声控开关系统的制作方法

本发明涉及声控开关，具体是远程无线声控开关系统。

背景技术：

1、目前，一般家用电器的控制开关为手动开关，需要用户在室内手动操作控制家用电器的工作状态，而随着智能家居的发展，市面上也出现了应用于控制室内家用电器的声控开关，这种声控开关通过识别用户的声音来控制家用电器的工作状态；

2、公告号为cn205105187u的中国实用新型专利公开了一种自定义声控开关，包括一声音拾取模块，所述的声音拾取模块连接有一将声音信号转换为数字信号的控制模块，所述的控制模块连接有存储数字信号的存储模块、将获取的数字信号与存储的数字信号进行比较的比较模块及根据比较结果控制电路通断的开关单元；

3、但是这种声控开关中的声音拾取模块拾取声音信号的范围有限，导致了用户只能在室内发出声音信号来控制声控开关工作，以控制电路通断；而且声控开关灵敏度低，通常需要用户反复的发出很大的声响才能控制声控开关工作，给用户带来很大的麻烦；若用户在外面，则无法控制声控开关；基于以上不足，本发明提出远程无线声控开关系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出远程无线声控开关系统，可以远程通过声音控制设备开关；包括：基于麦克风的电源触发电路，mcu信号处理电路、无线串口电路以及声控接收执行端；运用无线串口电路和麦克风进行远程声控，从而解决传统声控方案不能进行远程声控和声控距离近和不能长时间脱离电源的问题；通过声控接收执行端对声音信号的处理和应用，实现对负载设备的多样化控制。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出远程无线声控开关系统，包括声控电路发送端和声控接收执行端；

3、所述声控电路发送端包括麦克风电源触发电路、无线串口电路、电源管理电路、mcu信号处理电路、ttl转usb电路和电池；

4、所述麦克风电源触发电路包括麦克风以及麦克风驱动电路、光电耦合电路、定时器和电源开关控制电路；具体工作过程如下：

5、由麦克风以及麦克风驱动电路来实时监控外在环境的声音强度，判断音量是否满足开启状态；当满足开启状态，由麦克风来将声信号转化成电信号，通过与非门实现逻辑电路的高低电平转换；

6、当满足开启状态，通过定时器和光电耦合电路来触发电源开关控制电路，使得整个电路供电并且开始工作；当电源开关控制电路导通后，由于定时器定时的缘故，会使得电源开关控制电路开启后一段时间自动关闭；

7、所述麦克风电源触发电路连接有可编程增益放大电路；当满足开启状态时，所述可编程增益放大电路用于对输入的声控指令进行增益调节；

8、所述声控接收执行端包括无线串口电路、电源管理电路、oled显示屏、rtc时钟电路、mcu信号处理电路、flash存储器、按键输入电路和电源开关执行电路；

9、当声控电路发送端工作后，mcu信号处理电路会将声控指令通过无线串口模块发送至声控接收执行端，并告知所述声控指令满足开启要求；

10、所述电源开关执行电路是用来进行负载设备的电源供电的电路，包括光电耦合电路、电源开关控制电路以及上电执行电路；

11、mcu信号处理电路输出高电平经过光电耦合电路和电源开关控制电路，驱动上电执行电路上电，最终使得负载设备上电。

12、进一步地，由麦克风以及麦克风驱动电路来实时监控外在环境的声音强度，判断音量是否满足开启状态；具体判断过程如下：

13、将声音信号转化为数字信号，按照预设间隔采集数字信号的周期能量值；所述周期能量值是指对接收到的连续多个比特位数据的能量进行累加并求平均所得到的值；

14、将数字信号的周期能量值与设定阈值进行对比；若周期能量值≥设定阈值且持续时间超过第一预设时间时，则表示存在声控指令输入，接收到的不是噪声；此时满足开启状态；

15、若周期能量值＜设定阈值且持续时间超过第二预设时间，则表示没有声控指令输入，接收到的是噪声；此时不满足开启状态。

16、进一步地，可编程增益放大电路的具体工作步骤为：

17、s1：将输入的声控指令转化为数字信号并进行滤波；按照预设间隔采集声控信号的幅值信息，生成声控幅值信息组ski；

18、s2：根据接收到的i个声控幅值信息计算极限峰值xf和极限谷值xg；i≥7；具体步骤为：

19、按照平均值计算公式计算i个声控幅值信息的平均值sf；遍历声控幅值信息组，获取最大值skmax和最小值skmin；

20、利用公式xf＝skmax+(skmax-sf)×f计算得到极限峰值xf；其中f为预设均衡系数；利用公式xg＝zfmin-(sf-zfmin)×f计算得到极限谷值xg；

21、s3：获取第i+1个声控幅值信息，并标记为sk(i+1)；若xg＜sk(i+1)＜xf，则生成正常信号；否则生成调节信号；

22、所述可编程增益放大电路接收调节信号后对声控信号进行增益调整，将声控信号的幅值调节至极限谷值xg和极限峰值xf之间；以此类推。

23、进一步地，声控电路发送端中的无线串口电路是用来将串口数据通过天线发送至声控接收执行端的电路，该电路的最大发射功率为1w。

24、进一步地，oled显示屏是用来显示当前工作状态，配置延时时间以及系统时钟和系统状态；rtc时钟电路是用来给整个系统提供当前运行时间和日期，为系统记录声控开关开启时刻和关闭时刻提供时间信息。

25、进一步地，按键输入电路是用来设置系统工作状态和配置电源开关执行电路开启延时时间；flash存储器是用来存储系统工作状态日志和配置信息以及声控开关时间记录日志。

26、进一步地，声控接收执行端中的无线串口电路是用来接收声控电路发送端传输回来的开关指令电路，该电路的最大接收灵敏度为-120dbm；ttl转usb电路是读取声控开关系统工作日志和配置系统工作模式的电路。

27、进一步地，所述声控接收执行端的工作步骤如下：

28、电路上电初始化完成后，读取flash存储器的配置信息，以确定接收到开启指令后多久关闭负载开关电源；

29、等待mcu信号处理电路接收到指令后执行电源开启状态，并且延时一定时间后进行关闭电源；同时将本次工作状态存储在flash存储器里面，并且附上年月日和时间信息。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、1、本发明运用无线串口电路和麦克风进行远程声控，由麦克风以及麦克风驱动电路来实时监控外在环境的声音强度，判断音量是否满足开启状态；由麦克风来将声信号转化成电信号，通过与非门实现逻辑电路的高低电平转换；当满足开启状态时，所述可编程增益放大电路用于对输入的声控指令进行增益调节，以此提高声控精度；从而解决传统声控方案不能进行远程声控和声控距离近和不能长时间脱离电源等问题；

32、2、本发明中声控电路发送端可以移动携带，可以使用小型化电池解决；通过集成flash存储器和rtc时钟电路，能够实时记录运行日志；应用领域广，不仅可以应用于没有电源输入只能通过电池供电以及需要长续航的户外、无人值守需要进行远程声控的场景上；还可以用于安防和预警监测。