語音控制多功能臺燈

南京醫科大學 徐志超

語音控制多功能臺燈

南京醫科大學 徐志超

目前市面上的臺燈多以普通白熾燈、節能燈作為光源，采用的是手動調節亮度，存在耗電量大，損害視力等問題。本文提出的智能臺燈功能有：感應人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器，當有人且環境亮度較低時，臺燈自動開燈，還有語音控制模塊，可以語音控制亮度變化，并且控制開關臺燈，另外，亮度檢測模塊，對外界環境亮度檢測，只有當亮度低于一定值才允許臺燈變亮。

智能臺燈；語音控制；亮度檢測；人體檢測

1.引言

在臺燈的發展進程中總共出現了三代。最初一代的發光設施是日光燈管與白熾燈兩種，運行時通常使用220伏交流電，此代存在較多缺陷，就比如其中一點220V電壓，可能為人們使用埋下安全隱患，二可能因燈泡頻繁閃動等因素，也許會讓長期使用日關燈管的人的眼睛帶來一定的傷害；三是耗電量大、能量耗盡快，通常條件下采用手工形式進行運轉，但由于常忘關閉電源而導致一定消耗。第二代較好處理了因頻閃和耗能大等困惑，得到一定升級，在此情況下選擇LED型用于發光，則可具有使用效率高、耗能少、安全性強、使用時間期限長等優勢。同時具備智能要求標準，可在較暗氛圍下進行自動化操作。第三代，智能化程度更高，其運轉環境僅僅需要5v即可。和上面兩代相比，更綠色環保，更消耗低。

2.功能介紹

（1）人體接近檢測模塊，識別人體接近后，并且是天黑，則臺燈自動打開；

（2）語音控制模塊，可以語音控制亮度變化，并且控制開關臺燈；

（3）亮度檢測模塊，對外界環境亮度檢測，只有當亮度低于一定值才允許臺燈變亮。

3.電路原理部分

3.1 人體接近開關燈控制

（1）功能模塊選型：HC-SR501人體感應模塊

（2）模塊特點：

1）自動感應:人處于其控制區域下進行高電平輸出，在脫離控制區域后會進行自動化處理，輸出情況和之前相反。

2）光敏控制（可選擇，出廠時未設）能自行配置光敏參數，在光線充足的條件下靈敏度差。

3）溫度補償(可選擇，出廠時未設)：在6-9月期間在所處地溫度升高在30～32℃時，檢測間距會有所縮小，在此情況下溫度可適當代替其他因素。

4）兩種觸發方式：（可跳線選擇）

a、不可重復觸發方式:在高電平輸出之后，繼續持續一段時間再進行關閉，此時輸出轉變為相反的情況。

b、可重復觸發方式：在高電平輸出之后，繼續持續一段時間，在此時間內，若有人出現于其控制區域內，輸出情況則會保持不變，在人脫離控制區域后，輸出才會轉變為相反情況。

5）具有感應封鎖時間(通常條件下設置為:2.5S 封鎖時間)：在每次輸出變化后，可在之后緊接的時間中做一個調制，這樣一來在此時間內便可不受任何狀況干擾。此性能能夠達成對“感應”和“封鎖”之間的間隔要求，如此便可用來探測相關信息。此性能能夠有效阻礙負載過程里出現的任何情況。（一般能夠把此時間控制在規定范圍內）。

6）工作電壓范圍寬：一般設置在DC4.5V-20V。

7）微功耗:靜態電流<50微安，尤其適用于電源為干電池的的自動型設備。

8）輸出高電平信號：可減小電路對接難度。

（3）電路圖使用說明：

感應模塊在連接完成之后大致會有60s的初始處理，在這個時間內其會以不連續的形式輸出3次左右，并于60s之后處于待機情況。此時應主動使干擾因素遠離透鏡設施，以避免多余情況的出現而造成失誤。操作環境應盡可能封閉，因風會對設施形成一定影響。感應模塊大多選擇雙元探頭，其窗口是長方形，在人從左邊到右邊，或以相反方向移動時，紅外光譜到雙元的所需時間與相對距離之間具有一定差異，差異越明顯，感應越敏感，在人從正著移動向探頭或從上至下再或是以相反方向移動時，雙元不能檢測得到相應距離和差異，進而也就無法靈敏感覺。因此在安裝感應設施的過程中需將探頭與人體活動盡可能協調，這樣一來，才可以保障其對人體的靈敏度。

3.2 語音識別電路原理

（1）模塊選型：LD3320芯片

（2）芯片介紹

以ICRoute企業獨特的方式進行處理和計算，實現語音辨別功能。在此過程中不用任何使用者進行事先準備，辨別準確度高達95%。

不用任何外部輔助的智能型芯片，Flash、RAM和AD，能夠順利實現識別要求。正真意義上做到單芯片處理，有突破性意義。

在進行識別時最多能夠設定50個識別句，這些識別句形式沒有特殊規定。可以是一個字、一個短語、或是依據話，到在數目上要求的最大限制是10個漢子或79個字節。除此之外，識別內容能夠進行改變，所以一個體系對于場景的應用并不局限。

芯片中已設置16位A/D轉換器、16位D/A轉換器和功放電路，此時耳機、喇叭等已可便捷安裝。立體聲耳機接口的輸出功率為20mW，而喇叭接口的輸出功率為550mW，能夠發出相對明朗的音質。

可以以并行、串行兩種方式進行接口，同時串行可有效進行簡化處理。

可以調整為休眠形式，可以相對便捷的進行開啟。

可以以MP3形式進行操作，不用任何輔助設施即可實現，主控MCU把此依次序進行處理

（3）語音識別的操作順序

語音識別用初始化（包含最初參數）→寫入識別詳情→開始識別，此時進行中斷處理，操作中斷區域。在此要特別說明，若不采用中斷處理，可能夠操作查詢措施進行處理。在進行識別工作后，查看B2H，若參數表現為21H代表識別完成。在實現此步驟后可以能夠以一樣的中斷方式進行結束。

4.電路測試

根據此進行設計和仿真處理，模擬電路，具體測定步驟在下：

1）打開開關。

2）在天黑的時候，當人靠近，則臺燈點亮，人走遠，臺燈熄滅，當天亮時，無論人體是否靠近，臺燈都不會亮。

3）語音控制，當說出“開”“關”，實現了對臺燈控制，當我說“亮度加”“亮度減”，也實現了控制，測試完畢，功能正常。

5.結束語

通過對系統進行調試與分析，此款新型智能漸變LED臺燈的產品的開發，不只提供了大大的便捷，同時還幫助人類實現智能操作、節能、環保等要求，能夠廣泛運用于日常生活，形勢一片大好，具有可觀的價值潛力，在時代不斷進步的同時，智能化臺燈已逐漸占據此領域重要位置。運用光敏材料不僅可推動智能化發展，還可以有效控制成本，成效可觀，語音控制也給生活帶來了很多便利。

[1]華中工學院電子學教研室,康華光．電子技術基礎(模擬部分)[M]．3版．北京:高等教育出版社,1988．

[2]郁有文,常健,程繼紅．傳感器原理及工程應用[M]．3版．西安:西安電子科技大學出版社,2008．