聽話燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燈光控制領(lǐng)域，尤其涉及一種聽話燈。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求越來越高。燈具是人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中必不可少的用電設(shè)備，傳統(tǒng)的燈具開關(guān)為機械式，只可控制開與關(guān)兩種狀態(tài)，且其位置固定，需要使用者到制定位置觸發(fā)開關(guān)，控制不便。
[0003]當今市場中的聲控開關(guān)比機械開關(guān)先進，使用較為方便，但也只能對燈具進行開與關(guān)的控制，對語音信號無法識別。有些亮暗可調(diào)的開關(guān)多為機械式，通過旋鈕調(diào)節(jié)電壓或電流，達到控制燈具亮暗的目的，但其操作不便，且易損壞，應用范圍不廣。然而在不同環(huán)境中，人們對燈光的亮暗、顏色要求均不同，而傳統(tǒng)方式均無法對燈光顏色進行調(diào)節(jié)，更無法通過語音指令實現(xiàn)對燈光亮度與顏色的控制。
[0004]本發(fā)明針對以上問題，提供一種聽話燈，實現(xiàn)語音識別，且能根據(jù)音樂節(jié)奏來控制燈的顏色和亮度，極大地增強了燈的功能，方便了人們控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種聽話燈，目的在于實現(xiàn)一種新的燈光控制方式，可通過語音指令對燈的開關(guān)、亮暗與顏色進行控制。其控制模式有三種:語音模式、音樂模式和拍掌模式；其結(jié)構(gòu)主要包括微處理器、語音信號采集模塊、LED驅(qū)動模塊、電源模塊。
[0006]所述語音模式中，聽話燈能夠?qū)Α伴_燈”、“關(guān)燈”、“變色”、“?！?、“亮度加”、“亮度減”、“浪漫點”、“音樂燈”、“睡覺”這9種語音指令進行識別，做出相應動作。
[0007]所述語音模式中，在語音模式下說出關(guān)鍵詞“音樂燈”，即可進入音樂模式。
[0008]所述語音模式中，斷開電源后，在5秒內(nèi)再通電，可切換到拍掌模式，拍掌模式的初始顏色為橘黃色。
[0009]所述拍掌模式中，斷開電源后，在5秒內(nèi)再通電，可切換到語音模式，語音模式的初始顏色是白色。
[0010]所述拍掌模式中，不識別任何語音指令，通過檢測拍掌信號來控制開燈和關(guān)燈。
[0011]所述音樂模式中，可識別音樂信號的節(jié)拍點，用改變燈的顏色來反映節(jié)拍的變化；同時燈的亮度會跟隨音樂頻率高低起伏。
[0012]所述音樂模式中，支持說出“開燈”命令恢復到語音模式，顏色變成白光照明。
[0013]所述微處理器選用32位Cortex-M3處理器，主頻需要54Mhz或以上，對語音信號進行預處理、端點檢測、特征提取、構(gòu)造隱馬科夫模型，與已知詞匯的模型進行匹配計算，得出相似度最大的詞，符合限定條件的將執(zhí)行相應的命令。
[0014]所述語音信號采集模塊中，駐極體話筒正極加直流偏置，采集語音信號輸入到運算放大器，進行信號放大和有源帶通濾波。
[0015]所述電源模塊中，將9V直流電源經(jīng)過線性穩(wěn)壓器輸出3.3V直流電壓，供給微處理器與語音信號采集模塊。
[0016]所述LED驅(qū)動模塊中，有兩組LED，分別是白色LED和RGB LED，其中白色LED用作照明，而RGB LED的紅、綠、藍三色混光合成不同顏色。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明聽話燈的原理示意圖；
[0018]圖2是語音信號采集模塊電路圖；
[0019]圖3是LED驅(qū)動電路圖
[0020]圖4是另一種LED驅(qū)動電路圖；
[0021]圖5是微處理器電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面分音樂模式、語音模式、拍掌模式、如何切換模式、語音指令功能共5部分來介紹本發(fā)明【具體實施方式】，參見圖1本發(fā)明聽話燈的原理示意圖:
[0023]1.音樂模式
[0024]聽歌時每當遇到一個節(jié)拍點，燈泡會變換一種顏色。實施方法是對每幀聲音信號進行傅里葉變換，實時監(jiān)測50到200赫茲頻段內(nèi)的幅度變化，對有波峰起伏特性且能量較高的幅度標記為備選節(jié)拍點，然后計算各備選節(jié)拍點之間的時間差，大于0.8秒確認為真實節(jié)拍點。
[0025]聽歌時燈泡的亮度會隨著聲音頻率產(chǎn)生明暗變化效果。實施方法是對每幀聲音信號進行傅里葉變換，找出當前能量最高的頻點，該頻點在375到2000赫茲頻率范圍內(nèi)的位置，對應LED總亮度的10%到100%。
[0026]2.語音模式
[0027]識別中文語音指令的方法是對每幀聲音信號計算短時能量判斷語音起點，對起點后面的信號進行加窗、傅里葉變換、預加重、提取MEL頻率倒譜系數(shù)、構(gòu)建隱馬科夫模型，然后與已知詞匯的模型相比較，得出相似度最大的詞，并且計算出來的得分和說話占用時間必須都大于預設(shè)閥值才會執(zhí)行相應的功能。
[0028]語音識別可以檢測說話的占用時間，因此，在變色功能里，用戶說“?！焙?，能測出說話的時長，若說話期間顏色產(chǎn)生變化，該燈會將顏色恢復到停之前的狀態(tài)，能有效防止說話期間燈的顏色已產(chǎn)生變化，導致燈的顏色并非用戶期望顏色的情況發(fā)生。
[0029]3.拍掌模式
[0030]實時統(tǒng)計100毫秒內(nèi)聲音信號的平均能量、過零率，與拍掌所產(chǎn)生的噪聲特征相似就會觸發(fā)開燈；噪聲間隔在大于200毫秒且小于700毫秒當作連續(xù)拍掌處理，將觸發(fā)關(guān)燈。噪聲會使開燈時間保持為60秒，如果60秒后環(huán)境非常安靜，燈會自動關(guān)閉。
[0031]4.如何切換模式
[0032]單片機外部有一個二極管和一個電容存儲能量，連接到VBAT引腳，對單片機內(nèi)部的一片專用RAM供電。燈泡每次上電時，先從專用RAM讀出之前保存的模式，如果存儲的模式是語音模式，那么上電時會變?yōu)榕恼颇Ｊ?；如果存儲的模式是拍掌模式，那么上電時會變成語音模式。然后當前模式會被保存到專用RAM，數(shù)據(jù)的存活時間由外部電容容量決定。
[0033]在語音模式下，說出“音樂燈”這個詞，就會切換到音樂模式，燈從原來的照明狀態(tài)變?yōu)椴噬珷顟B(tài)；而在音樂模式下，說出“開燈”這個詞，就會恢復到語音模式，燈的顏色變?yōu)榘坠庹彰鳌?br>[0034]5.語音指令功能
[0035]語音模式中，可識別開燈、關(guān)燈、變色、停、亮度加、亮度減、浪漫點、音樂燈、睡覺共9個中文語音指令，各指令功能如下:
[0036]開燈:燈漸漸亮起，顏色和亮度恢復到已保存的狀態(tài)；
[0037]關(guān)燈:燈漸漸熄滅；
[0038]睡覺:亮度降到最大值的20%，若30分鐘內(nèi)環(huán)境基本安靜，則亮度降到1% ;當用戶起床或拍手發(fā)出聲響，亮度恢復到20% ;睡覺狀態(tài)超過7小時，燈將完全熄滅；
[0039]變色:顏色按紅黃綠藍紫漸變順序緩緩變化，超過30秒自動退出此功能；
[0040]亮度加:當前亮度值增加最大