语音控制多功能台灯

南京医科大学 徐志超

语音控制多功能台灯

南京医科大学 徐志超

目前市面上的台灯多以普通白炽灯、节能灯作为光源，采用的是手动调节亮度，存在耗电量大，损害视力等问题。本文提出的智能台灯功能有：感应人体红外信号的热释电红外传感器，当有人且环境亮度较低时，台灯自动开灯，还有语音控制模块，可以语音控制亮度变化，并且控制开关台灯，另外，亮度检测模块，对外界环境亮度检测，只有当亮度低于一定值才允许台灯变亮。

智能台灯；语音控制；亮度检测；人体检测

1.引言

在台灯的发展进程中总共出现了三代。最初一代的发光设施是日光灯管与白炽灯两种，运行时通常使用220伏交流电，此代存在较多缺陷，就比如其中一点220V电压，可能为人们使用埋下安全隐患，二可能因灯泡频繁闪动等因素，也许会让长期使用日关灯管的人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、能量耗尽快，通常条件下采用手工形式进行运转，但由于常忘关闭电源而导致一定消耗。第二代较好处理了因频闪和耗能大等困惑，得到一定升级，在此情况下选择LED型用于发光，则可具有使用效率高、耗能少、安全性强、使用时间期限长等优势。同时具备智能要求标准，可在较暗氛围下进行自动化操作。第三代，智能化程度更高，其运转环境仅仅需要5v即可。和上面两代相比，更绿色环保，更消耗低。

2.功能介绍

（1）人体接近检测模块，识别人体接近后，并且是天黑，则台灯自动打开；

（2）语音控制模块，可以语音控制亮度变化，并且控制开关台灯；

（3）亮度检测模块，对外界环境亮度检测，只有当亮度低于一定值才允许台灯变亮。

3.电路原理部分

3.1 人体接近开关灯控制

（1）功能模块选型：HC-SR501人体感应模块

（2）模块特点：

1）自动感应:人处于其控制区域下进行高电平输出，在脱离控制区域后会进行自动化处理，输出情况和之前相反。

2）光敏控制（可选择，出厂时未设）能自行配置光敏参数，在光线充足的条件下灵敏度差。

3）温度补偿(可选择，出厂时未设)：在6-9月期间在所处地温度升高在30～32℃时，检测间距会有所缩小，在此情况下温度可适当代替其他因素。

4）两种触发方式：（可跳线选择）

a、不可重复触发方式:在高电平输出之后，继续持续一段时间再进行关闭，此时输出转变为相反的情况。

b、可重复触发方式：在高电平输出之后，继续持续一段时间，在此时间内，若有人出现于其控制区域内，输出情况则会保持不变，在人脱离控制区域后，输出才会转变为相反情况。

5）具有感应封锁时间(通常条件下设置为:2.5S 封锁时间)：在每次输出变化后，可在之后紧接的时间中做一个调制，这样一来在此时间内便可不受任何状况干扰。此性能能够达成对“感应”和“封锁”之间的间隔要求，如此便可用来探测相关信息。此性能能够有效阻碍负载过程里出现的任何情况。（一般能够把此时间控制在规定范围内）。

6）工作电压范围宽：一般设置在DC4.5V-20V。

7）微功耗:静态电流<50微安，尤其适用于电源为干电池的的自动型设备。

8）输出高电平信号：可减小电路对接难度。

（3）电路图使用说明：

感应模块在连接完成之后大致会有60s的初始处理，在这个时间内其会以不连续的形式输出3次左右，并于60s之后处于待机情况。此时应主动使干扰因素远离透镜设施，以避免多余情况的出现而造成失误。操作环境应尽可能封闭，因风会对设施形成一定影响。感应模块大多选择双元探头，其窗口是长方形，在人从左边到右边，或以相反方向移动时，红外光谱到双元的所需时间与相对距离之间具有一定差异，差异越明显，感应越敏感，在人从正着移动向探头或从上至下再或是以相反方向移动时，双元不能检测得到相应距离和差异，进而也就无法灵敏感觉。因此在安装感应设施的过程中需将探头与人体活动尽可能协调，这样一来，才可以保障其对人体的灵敏度。

3.2 语音识别电路原理

（1）模块选型：LD3320芯片

（2）芯片介绍

以ICRoute企业独特的方式进行处理和计算，实现语音辨别功能。在此过程中不用任何使用者进行事先准备，辨别准确度高达95%。

不用任何外部辅助的智能型芯片，Flash、RAM和AD，能够顺利实现识别要求。正真意义上做到单芯片处理，有突破性意义。

在进行识别时最多能够设定50个识别句，这些识别句形式没有特殊规定。可以是一个字、一个短语、或是依据话，到在数目上要求的最大限制是10个汉子或79个字节。除此之外，识别内容能够进行改变，所以一个体系对于场景的应用并不局限。

芯片中已设置16位A/D转换器、16位D/A转换器和功放电路，此时耳机、喇叭等已可便捷安装。立体声耳机接口的输出功率为20mW，而喇叭接口的输出功率为550mW，能够发出相对明朗的音质。

可以以并行、串行两种方式进行接口，同时串行可有效进行简化处理。

可以调整为休眠形式，可以相对便捷的进行开启。

可以以MP3形式进行操作，不用任何辅助设施即可实现，主控MCU把此依次序进行处理

（3）语音识别的操作顺序

语音识别用初始化（包含最初参数）→写入识别详情→开始识别，此时进行中断处理，操作中断区域。在此要特别说明，若不采用中断处理，可能够操作查询措施进行处理。在进行识别工作后，查看B2H，若参数表现为21H代表识别完成。在实现此步骤后可以能够以一样的中断方式进行结束。

4.电路测试

根据此进行设计和仿真处理，模拟电路，具体测定步骤在下：

1）打开开关。

2）在天黑的时候，当人靠近，则台灯点亮，人走远，台灯熄灭，当天亮时，无论人体是否靠近，台灯都不会亮。

3）语音控制，当说出“开”“关”，实现了对台灯控制，当我说“亮度加”“亮度减”，也实现了控制，测试完毕，功能正常。

5.结束语

通过对系统进行调试与分析，此款新型智能渐变LED台灯的产品的开发，不只提供了大大的便捷，同时还帮助人类实现智能操作、节能、环保等要求，能够广泛运用于日常生活，形势一片大好，具有可观的价值潜力，在时代不断进步的同时，智能化台灯已逐渐占据此领域重要位置。运用光敏材料不仅可推动智能化发展，还可以有效控制成本，成效可观，语音控制也给生活带来了很多便利。

[1]华中工学院电子学教研室,康华光．电子技术基础(模拟部分)[M]．3版．北京:高等教育出版社,1988．

[2]郁有文,常健,程继红．传感器原理及工程应用[M]．3版．西安:西安电子科技大学出版社,2008．